急斜特厚煤層掘進防沖技術實踐及安全管理

（神華新疆公司烏東煤礦，新疆 烏魯木齊 830027）

摘要：基于烏東煤礦掘進工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道返修難度大的現(xiàn)狀，開展了較多技術研究和防治實踐。文章在鉆屑法危險性預測的前期基礎上，采用地應力監(jiān)測等手段對危險區(qū)域進行監(jiān)測。對具備沖擊危險的區(qū)域，綜合采用巷幫煤巖體卸壓爆破、穿層動壓注水卸壓等卸壓措施，削弱了礦壓顯現(xiàn)強度，有效降低了掘進工作面強礦壓顯現(xiàn)時對巷道的破壞。

關鍵詞：急斜特厚煤層；強礦壓顯現(xiàn)；防沖技術；安全管理

中圖分類號：TD324文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0108-031掘進面部分區(qū)域強礦壓顯現(xiàn)特征

烏東煤礦+501水平B3-6西翼煤層巷道掘進過程中，發(fā)生多起弱沖擊地壓事件，造成巷道支護嚴重損壞和大面積的巷道變形?，F(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，多起沖擊地壓事件均發(fā)生在距離掘進工作面30m以外的區(qū)域，波及范圍在80～100m之間。分析煤層、煤層頂?shù)装宓臎_擊傾向性及采掘關系，以及急傾斜煤層頂板巖層的不穩(wěn)定、不規(guī)則垮落，開展沖擊高危區(qū)域的預測預報，并對沖擊高危區(qū)域采取相應的處理措施，這對礦井安全生產(chǎn)具有極為重要的意義。

1.1掘進面概況

烏東煤礦位于準南煤田東南部，烏魯木齊礦區(qū)東部，八道灣向斜南翼，為一單斜構造，煤層產(chǎn)狀：走向北偏東59°，傾向329°，煤層傾角86.5°左右，且煤層節(jié)理發(fā)育，結構復雜，全區(qū)穩(wěn)定可采。煤層頂?shù)装宥酁樘抠|泥巖和泥巖。主采煤層B3～B6煤層，煤層平均厚度為50m，掘進工作面沿B3煤層底板和B6煤層頂板布置，煤層老頂為2～5m左右的灰白色粉砂巖；直接頂為1～4m左右的灰色砂質泥巖；偽頂為0～0.5m左右的黑色炭質泥巖。老底和直接底分別為灰色和深灰色的砂巖和泥質細砂巖。

+501水平西翼掘進工作面深度為341m，分層厚度為34m，上分層+535水平B3-6煤層采用近水平分層走向長壁綜采放頂煤法進行回采，其中機采3m，放頂煤

17m。

1.2沖擊顯現(xiàn)特征

自掘進以來，+501水平B6巷累計發(fā)生礦壓顯現(xiàn)12次，巷道累計破壞長度共計1050m。

結合工作面地質條件和掘進條件，礦壓顯現(xiàn)的特征概括如下：（1）+535水平礦壓顯現(xiàn)不明顯，+501水平礦壓顯現(xiàn)較為突出；（2）掘進進度和來壓時間的關系難以把握，沒有規(guī)律可循；（3）礦壓顯現(xiàn)多發(fā)生在距掘進頭30m范圍以外的B6巷（頂板側），沖擊發(fā)生后，巷道破壞長度多達100m以上，支護體嚴重損壞、巷道底鼓量在60～100cm之間，兩幫收縮量在50cm以上，治理難度較大。

2強礦壓顯現(xiàn)影響因素分析

2.1開采深度

一般情況下，采深小于350m時，沖擊地壓一般不會發(fā)生，就烏東煤礦研究表明，急斜特厚煤層沖擊地壓發(fā)生的臨界深度有所上升，采深在307～341m時就有發(fā)生的可能性。

2.2煤巖樣沖擊傾向性測試

烏東煤礦+501水平B3-6煤層（西翼）的動態(tài)破壞時間測試平均值為119ms，大于50ms，小于500ms，按標準中的判斷指標應為弱沖擊傾向性；沖擊能量指數(shù)的測試平均值為2.95，大于1.5，小于5，按標準的判斷指標應為弱沖擊傾向性；彈性能量指數(shù)的測試平均值為4.55，大于2，小于5，按標準的判斷指標應為弱沖擊傾向性。單軸抗壓強度平均值為15.25MPa，大于14MPa，按標準的判斷指標應為強沖擊傾向性。根據(jù)判定煤層沖擊傾向性4個指數(shù)各自特性，動態(tài)破壞時間和單軸抗壓強度的隸屬度各為0.3，彈性能量指數(shù)和沖擊能量指數(shù)的隸屬度各為0.2。由此判定烏東煤礦+501水平B3-6煤層（西翼）屬于Ⅱ類，為具有弱沖擊傾向性的煤層。

2.3頂板巖層垮落結構特征分析

急斜煤層頂板形成過程中積聚了大量的彈性勢能，在上分層開采過程中，頂板基巖的穩(wěn)定性遭到破壞，從穩(wěn)定結構→假穩(wěn)結構→穩(wěn)定結構是一個能量釋放的過程，并且此過程貫穿于回采和掘進的全過程。假穩(wěn)基巖從假穩(wěn)到穩(wěn)定過程的能量釋放過程的持續(xù)時間及前期“蓄能”時間的規(guī)律摸索是判定頂板巖層垮落誘發(fā)沖擊的重要參數(shù)，此參數(shù)的掌握將對沖擊地壓的預測預報提供可靠的經(jīng)驗性依據(jù)。

3掘進工作面的防沖實踐

3.1巷幫煤巖體爆破卸壓

巷幫煤巖體卸壓爆破是一種對已監(jiān)測到具有沖擊危險性的區(qū)域進行鉆爆卸壓的破壞性爆破。預裂卸壓爆破首先誘發(fā)彈性勢能的釋放，其次在煤巖體形成大量的次生裂隙，增大壓力釋放空間，改變煤體的結構及力學性質，降低彈性模量和抗壓強度，使煤巖體失去積聚能量的特性，之后在爆破區(qū)域加強支護，形成一種“弱力-強護”的空間形態(tài)和沖擊地壓危險阻隔帶，使沖擊能量向煤巖體深部積聚，以此降低對工作面巷道的破壞。

3.2掘進迎頭超前預爆卸壓

在掘進工作面迎頭向前施工鉆孔爆破卸壓，鉆孔深度50m，距巷道底板1m，捎帶滿足鉆粉回流的傾角。爆破目的是誘導煤體中積聚的能量提前釋放，但必須保證爆破后巷道的正常掘進，在孔位設置、藥量控制及起爆數(shù)量和循環(huán)進度上要嚴格把握。

3.3頂板超前預爆卸壓

在掘進工作面，每隔50m施工一個頂板側硐室，用以頂板超前預報鉆孔的施工，通過超前爆破釋放頂板中積聚的能量，在頂板中預制定向裂隙，增大壓力釋放空間，也為回采過程中頂板的及時垮落打下基礎。通過多次實踐，此方法受到鉆孔設備及裝藥設備的影響，并考慮到裝藥末端爆轟波對巷幫的影響，具體施工參數(shù)的確定是此項卸壓措施的難點和重點。

3.4煤層注水卸壓

注水方式采用先靜壓注水，后動壓注水。

工作面迎頭超前注水，隨著工作面的推進，在工作面迎頭中線距巷道底板1.5m位置開口，方位角沿煤層走向、仰角4度、長度30m、封孔長度6m，使用袋裝馬麗散封孔簡單快捷，提高堵水效率（注水量及施工循環(huán)根據(jù)前次注水施工情況而定）。

工作面后方穿層注水，巷道每掘進20m在巷幫向煤體側施工鉆場硐室，硐室內距巷道底板1.5m位置開口，方位角垂直煤層走向、仰角19度、長度27m、終孔控制高度距底板10m、距另一巷幫10m，封孔長度8m進行注水，孔口使用袋裝馬麗散進行封堵，巷幫由于受到采掘活動影響，應力重新分布，煤體次生裂隙發(fā)育，局部漏水區(qū)域使用馬麗散進行加固封堵，可提高注水效率，延長注水保壓時間。

為避免注水與爆破卸壓的干擾，炮眼布置時應避開注水孔布置，錯距必須大于5m。動壓注水時必須時刻觀察注水壓力變化，在保壓的前提下，待壓力上升到煤體的抗壓、抗剪強度之上后可停止注水。

4安全管理

強化安全責任意識。不斷堅持和強化安全責任意識，建立區(qū)隊安全管理獎懲制度、內部考核機制是安全管理的第一步，俗話說沒有規(guī)矩、不成方圓，多年來，烏東煤礦領導和廣大員工始終堅持抓好安全工作的決心不動搖，貫徹安全是“第一責任、第一任務、第一效益、第一榮譽”的理念。這一理念已根植于廣大干部員工的思想中并轉化為自覺行動。從礦決策層到管理層，直至執(zhí)行操作層，在考慮和安排任何工作前首先想的是安全，要求的也是安全，安全工作始終貫徹于各項工作的全過程。抓安全要從細節(jié)入手，提高廣大員工的安全操作技能、加強職工的安全培訓學習、建立區(qū)隊導師帶徒獎懲機制、內部崗位練兵活動都是開展安全工作的基本形式，在日常活動的開展中，上下一心，做到崗位責任清晰明確，安全生產(chǎn)責任制落實到位，各級人員都能將自己在安全生產(chǎn)中的作用發(fā)揮到最大，這種持之以恒的安全責任意識和想安全、抓安全、保安全的決心仍將長期堅定不移的得以傳承，一以貫之。

區(qū)隊加強隊伍建設，在班組、區(qū)隊內部樹立和發(fā)揚“三鐵”精神，整治三違要有鐵手腕、處理三違要有鐵紀律、抓安全要有鐵面無私的精神，以此來加強員工、干部的責任感，榮譽感，樹立“三鐵”精神優(yōu)秀班組，每月進行評選，加強班組內部、區(qū)隊內部的集體凝聚力、向心力，多年來烏東煤礦浮現(xiàn)了不少的“三鐵”優(yōu)秀班組，這些班組始終把執(zhí)行規(guī)章制度、考核落實安全責任作為安全管理工作的一項重要內容，按照“干部講責任、工人講標準、績效講考核、安全講成果”的原則，把安全管理工作做到“凡事有章可循，凡事有人管理、凡事有監(jiān)督考核、凡事有獎有罰”，同時也充分地調動了員工投入安全生產(chǎn)的積極性和主動性。

在完善制度的同時，烏東煤礦更是把建立區(qū)隊內部考核機制與落實制度放在了制度建設的首位，通過加強執(zhí)行力來維護制度的嚴肅性，使這些規(guī)章制度不僅掛在墻上、記在心上，而且切實體現(xiàn)在實際工作中，工作中嚴格執(zhí)行班評估打分制度、把安全工作作為考核的重要依據(jù)，與工資、獎金的分配始末貫穿，實現(xiàn)了動態(tài)

達標。

5結語

按照烏東煤礦沖擊危險性防治及體系化管理流程，通過監(jiān)測—防沖措施實施—效果檢驗閉環(huán)管理模式，有效地減少和削弱了強礦壓顯現(xiàn)對巷道的影響，取得了一定的防治效果。但就目前實施情況，還不能做到準確預報、徹底解危，在沖擊地壓的防治和管理上還需進一步摸索經(jīng)驗，使沖擊地壓的防治和安全管理系統(tǒng)化、程序化，完全消除沖擊危害，做到?jīng)_擊礦壓零事故還將是一場艱巨而長遠的斗爭。

參考文獻

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作者簡介：鄭三龍（1984—），男，甘肅人，神華新疆公司烏東煤礦科長，助理工程師，研究方向：煤礦礦壓防治。

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