大采深強(qiáng)沖擊“刀把”孤島面沖擊地壓防治技術(shù)實(shí)踐

唐文迎

（肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,山東 肥城 271608）

大采深強(qiáng)沖擊“刀把”孤島面沖擊地壓防治技術(shù)實(shí)踐

唐文迎

（肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,山東 肥城 271608）

介紹了肥城礦業(yè)集團(tuán)梁寶寺煤礦3201下孤島工作面沖擊地壓防治技術(shù)，對“刀把區(qū)”煤柱采取了安全論證與合理留設(shè)，為其它相似條件下受沖擊地壓嚴(yán)重威脅孤島工作面安全開采提供了參考與借鑒。

大采深；強(qiáng)沖擊；孤島工作面；防沖技術(shù)

1 工作面概況

梁寶寺煤礦3201下工作面位于-708m水平3200采區(qū)上部，工作面以南為3201綜采工作面、以北為3202綜采工作面，3201、3202兩個(gè)工作面均已回采完畢，致使3201外工作面形成孤島。

2 沖擊地壓誘發(fā)因素分析

2.1 覆巖空間結(jié)構(gòu)

3201下工作面最大開采深度超過700m，工作面周圍影響礦山壓力顯現(xiàn)程度的巖層運(yùn)動(dòng)空間已經(jīng)超出了直接頂和老頂?shù)姆秶９ぷ髅嫱七M(jìn)過程中，隨著覆巖空間結(jié)構(gòu)的變化（如出現(xiàn)應(yīng)力疊加而產(chǎn)生應(yīng)力集中），可能誘發(fā)沖擊。由于3201下工作面兩側(cè)為采空區(qū)，因此工作面在推采一段距離后，三個(gè)采空區(qū)會(huì)形成典型的“C”型覆巖空間結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)會(huì)隨著工作面的推進(jìn)而向前方不斷移動(dòng)，在特定條件下可發(fā)生沖擊地壓。在工作面堅(jiān)硬老頂初垮、初壓，采空區(qū)一次、二次見方過程中極易誘發(fā)沖擊。

2.2 煤柱分布

分析工作面可知，當(dāng)工作面推采到3202和3201工作面采空區(qū)附近時(shí)，受采空區(qū)的影響，導(dǎo)致該煤柱應(yīng)力集中，在回采到該區(qū)域時(shí)，如果不采取卸壓措施，很容易發(fā)生應(yīng)力集中，可能誘發(fā)沖擊。在“刀把”位置處的巷道，會(huì)形成孤島中的孤島，造成開采過程中的高應(yīng)力疊加。

3 工作面防沖技術(shù)重點(diǎn)

3.1 工作面沿空送巷設(shè)計(jì)

按照防沖臨界設(shè)計(jì)原則，綜合工作面煤層厚度、開采深度及巷道寬度，計(jì)算確定3201下工作面兩順槽與兩側(cè)采空區(qū)留設(shè)凈煤柱寬為4.0m。實(shí)踐證明，該煤柱設(shè)計(jì)較為合理，既能最大限度發(fā)揮支撐能力，又合理避免了沖擊隱患。為增加沿空煤柱的支撐能力，在煤柱一側(cè)幫部采用了注漿錨桿加固支護(hù)技術(shù)。

3.2 工作面切眼斷頂

工作面開采前，在切眼內(nèi)施工2排斷頂孔，距切眼兩幫2 m各施工1排。斷頂孔直徑φ75mm，孔深12m，仰角60°，間距4.5m。斷頂爆破采用水膠炸藥，每三塊水膠炸藥綁扎為一捆，沿爆破孔順序裝填，每0.5 m放置一雷管，段號一致，每孔裝藥長度6m，每孔共計(jì)裝藥量90塊×150g/塊＝13500g；封孔采用水炮泥配合粘土炮泥。首次爆破1孔（靠近順槽1號孔），其它依次爆破，每3個(gè)孔為一組爆破。通過深孔爆破，有效釋放了工作面懸頂造成的頂板能量積聚。

3.3 工作面煤柱區(qū)防沖

3201工作面初次來壓步距為59m，周期來壓步距為27～30m，超前支承壓力影響范圍約90～110m，峰值影響區(qū)位于工作面前方約30～45m。因此，受超前支承壓力影響，預(yù)留煤柱寬度應(yīng)大于90m（3202工作面采空區(qū)西側(cè)45m與3201工作面東側(cè)45m），考慮1.2倍的安全系數(shù)和中間巷影響（巷寬4.5m），預(yù)留煤柱寬度應(yīng)大于112.5m。同時(shí)考慮側(cè)向支承壓力影響范圍，根據(jù)計(jì)算，3202采空后側(cè)向支承壓力影響范圍為90～110m，峰值影響范圍約50m，因此，3201工作面開采后，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)中間巷均處于側(cè)向應(yīng)力影響范圍內(nèi)。尤其在中間巷軌順以里50m附近應(yīng)力達(dá)到最大，礦壓顯現(xiàn)明顯。綜合分析，最終確定“刀把”區(qū)煤柱留設(shè)120m。同時(shí)研究制定了嚴(yán)密監(jiān)測、預(yù)卸壓、解危措施及應(yīng)急預(yù)案，重點(diǎn)：（1）在線監(jiān)測預(yù)警，在工作面軌順、新開軌順、中間巷埋設(shè)應(yīng)力計(jì)，當(dāng)發(fā)生黃色或紅色預(yù)警時(shí)，采取必要卸壓措施。反復(fù)卸壓仍不能降低應(yīng)力值時(shí)，停止推采；（2）動(dòng)力顯現(xiàn)，推采過程中出現(xiàn)明顯的動(dòng)力現(xiàn)象，如震頂、大煤炮、錨桿（索）崩斷、巷道大變形，降低工作面推采速度，必要時(shí)停止推采；（3）巷道支護(hù)，在進(jìn)入160m煤柱區(qū)后，新開軌道巷、軌道巷、中間巷位置應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，確保足夠的支護(hù)強(qiáng)度；（4）停采縮面，工作面到達(dá)停采線后，局部撤面期間，強(qiáng)礦壓觀測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行卸壓處理，必要時(shí)立即撤人；（5）嚴(yán)格限員，制定嚴(yán)格的限員管理措施，尤其在工作面割煤和停采撤面期間，對軌道巷、新開軌道巷和中間巷實(shí)行嚴(yán)格限員。

3.4 工作面超前卸壓

超前工作面300m，施工兩順槽卸壓孔；超前工作面400m對“刀把”煤柱區(qū)施工卸壓孔。鉆孔直徑Φ110mm，順煤層傾角，布置于底板以上1.2～1.5m。卸壓孔間距按“1、2、3”原則施工，即：未劃入危險(xiǎn)區(qū)域塊段和一般危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)卸壓孔間距3m，鉆孔深度18m；中度危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)孔間距2m，鉆孔深度18m；高度危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)孔間距1m，鉆孔深度20m。同時(shí)超前500 m對過斷層等留底煤巷道段進(jìn)行底板充分卸壓，卸壓孔進(jìn)入直接底板至少0.5m，并進(jìn)行注水浸潤。

3.5 監(jiān)測監(jiān)控

安裝沖擊地壓在線監(jiān)測系統(tǒng)及微震監(jiān)測系統(tǒng)，保持對工作面前方300m范圍內(nèi)實(shí)施有效監(jiān)測。為確保給卸壓解危留有安全施工時(shí)間，對黃色及紅色預(yù)警值均降低一個(gè)量級設(shè)定，提升一個(gè)級別預(yù)警，切實(shí)做到“重點(diǎn)于防”——黃色預(yù)警必須解危。同時(shí)，縮短煤粉鉆監(jiān)測時(shí)間間隔，提高監(jiān)測檢驗(yàn)時(shí)效。

4 結(jié)論

基于防沖評價(jià)與防沖安全，進(jìn)行工作面安全開采論證及設(shè)計(jì)，在巷道布置、切眼斷頂、煤柱留設(shè)、強(qiáng)化支護(hù)、底煤處理、勻速推采等方面，制定針對性詳細(xì)措施，為防沖工作提供先決條件。擴(kuò)大監(jiān)測范圍，始終保持有效在線監(jiān)測。高度重視對留底煤巷道的超前卸壓。重視構(gòu)建完善的礦井防沖體系，夯實(shí)防沖基礎(chǔ)。

[1]竇林名.煤礦沖擊礦壓新理論與新技術(shù)[J].中國礦業(yè)大學(xué)，2010（06）.