礦井沖擊地壓防治探究

張振濤+王光民

摘 要：沖擊地壓作為煤礦深井開采時代的井下常見地質(zhì)災(zāi)害種類，對井下生產(chǎn)作業(yè)安全有著嚴(yán)重威脅。文章以此為對象，針對礦井沖擊地壓的防治開展分析研究。文中筆者結(jié)合具體工程實際，在分析礦井沖擊地壓危險性的基礎(chǔ)上，從防治技術(shù)和安全施工兩方面，對如何實現(xiàn)井下沖擊地壓的有效規(guī)避井下分析總結(jié)，希望能夠?qū)ζ渌V井的生產(chǎn)安全開展提供有力指導(dǎo)與借鑒。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓；危險性分析；防治技術(shù)；安全施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.097

0 引言

梁寶寺煤礦3504及3502（里）工作面位于3500采區(qū)西部，3502（外）工作面東北約123m。為當(dāng)前梁寶寺煤礦主采煤層，所賦存煤層為3#氣煤，煤層總厚4.6～7.4m，平均6.5m，煤層厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡單，煤層普氏硬度系數(shù)f=1.8。

1 井下沖擊地壓危險性分析預(yù)測

3504皮帶順槽及3502（里）工作面平均埋深在920m左右，超過容易誘發(fā)沖擊地壓的深度（500m），煤層具有強沖擊傾向性，順槽在掘進(jìn)過程中受巷道埋深、煤巖體的沖擊傾向性、掘進(jìn)巷道區(qū)域的應(yīng)力水平、掘進(jìn)方法、掘進(jìn)速度等多因素的綜合影響。結(jié)合3504掘進(jìn)基本力學(xué)環(huán)境，運用沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)法，并輔助以構(gòu)造分析、工程類比等方法計算巷道掘進(jìn)過程應(yīng)力狀態(tài)和沖擊傾向性指數(shù)對“發(fā)生沖擊地壓”的隸屬度，得出發(fā)生沖擊地壓的可能性指數(shù)U=1。

根據(jù)巷道沖擊危險性的多因素耦合評價方法，綜合考慮巷道埋深、構(gòu)造分布、相鄰開采關(guān)系、煤柱等因素，將3504軌道順槽、皮帶順槽及切眼整體上均劃分為高度危險區(qū)。

2 沖擊地壓防治技術(shù)分析

（1）超前卸壓。深孔超前卸壓用大直徑鉆在掘進(jìn)迎頭打平行巷道軸線的大直徑卸壓孔，掘進(jìn)迎頭布置3個鉆孔，三花眼布置，鉆孔深度20m，孔徑Φ150mm，大直徑鉆孔卸壓處理參數(shù)如表1所示。鉆孔循環(huán)施工，每推進(jìn)10m，施工一組超前鉆孔，預(yù)留10m的安全距離。

對于超前鉆孔實施困難的區(qū)段，應(yīng)力水平較高，沖擊危險性大，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，建議采用液壓鉆機或液壓鉆車?yán)^續(xù)施工超前鉆孔，直至達(dá)到上述要求后，再緩慢掘進(jìn)。

（2）巷道兩幫卸壓。人行道側(cè)滯后迎頭35m、非人行道側(cè)滯后迎頭40m施工幫部卸壓孔；幫部大直徑鉆孔卸壓方法，需要依據(jù)不同危險區(qū)劃定情況，有針對性的進(jìn)行防治，多因素耦合評價方法綜合考慮了煤巖體的沖擊傾向性、開采區(qū)的應(yīng)力集中水平、關(guān)鍵層的運動以及構(gòu)造活化等因素的綜合作用。將掘進(jìn)期間順槽的危險性按危險程度由低到高依次分為：一般、中度、高度危險性。幫部卸壓孔采用沿巷道軸線方向平行布置，具體參數(shù)如表2。

（3）底板卸壓。對于沿煤層頂板掘進(jìn)，留有底煤的地方，應(yīng)當(dāng)采取煤層底板的卸壓措施。爆破斷底要求：不能因為切槽而大面積破壞底板，更不能破壞原來的順槽支護(hù)。鑒于順槽掘進(jìn)過程中煤層厚度不均的情況，采取不同的卸壓方案。當(dāng)?shù)酌汉穸刃∮?m時，采取底板鉆孔注水方案。底板鉆孔直徑為110mm，間排距為1m，打完鉆孔后及時注水軟化底板。當(dāng)?shù)酌汉穸却笥?m時，采取爆破斷底卸壓措施，使底板形成楔形防沖結(jié)構(gòu)。爆破采用隔孔裝藥結(jié)構(gòu)，孔間距1m，孔徑42mm左右，沿底角45°向下，鉆孔深度達(dá)到底板堅硬巖層，裝藥量2～3kg，觀察爆破效果，再決定增加或減少藥量。

3 沖擊地壓安全施工原則

（1）掘進(jìn)工作面之間的距離小于150m時，采煤工作面與掘進(jìn)工作面之間的距離小于350m時，必須停止其中一個工作面；（2）迎頭出現(xiàn)能量超過10000J的微震事件或微震頻次（能量）明顯增加時，重點加強對工作面危險性研究分析，必要時研究制定針對性措施；（3）除底腳錨桿外，所有支護(hù)錨桿（索）使用10#鐵絲防崩固定，兩幫嚴(yán)禁亂掛剛性物件。迎頭外100m范圍內(nèi)不得存放閑置物料、設(shè)備等，正常使用的設(shè)備必須用3分鋼絲繩或?qū)Ｓ蒙潭ㄆнM(jìn)行生根固定。將專用皮帶自物料底部纏繞一圈，用托盤和錨桿帽將皮帶固定在幫部底腳錨桿上，拉緊不得松動；（4）后部巷道存放的閑置物料、木料、支護(hù)材料等小件必須歸類，統(tǒng)一存放，碼放高度不超過1m，平行于巷道擺放；（5）掘進(jìn)期間迎頭外100米范圍內(nèi)不得超過3人，嚴(yán)禁無關(guān)人員逗留，并在100米位置處懸掛警示牌板，安監(jiān)員和盯班干部負(fù)責(zé)現(xiàn)場管理。根據(jù)沖擊危險區(qū)劃分，在巷道內(nèi)懸掛沖擊危險警示牌版；（6）作業(yè)人員應(yīng)注意動力顯現(xiàn)變化，不得在高度沖擊危險區(qū)、錨桿失效或其它支護(hù)薄弱地點休息。發(fā)現(xiàn)底板突然鼓起，煤壁外鼓、煤炮頻繁、頂板下沉速度明顯增大（大于5mm/d）、錨桿（索）崩斷嚴(yán)重、打眼卡鉆、吸鉆異常強烈等異常動力顯現(xiàn)及煤粉值達(dá)到紅色預(yù)警指標(biāo)時，跟班干部、安監(jiān)員及班組長要立即組織人員撤離危險區(qū)，做好警戒，并向生產(chǎn)科和防沖科匯報。

4 總結(jié)

隨著煤礦開采深度的不斷加深，沖擊地壓成為礦井安全生產(chǎn)中的常見災(zāi)害，對礦井生產(chǎn)安全和作業(yè)人員生命健康有著極大的威脅。針對這一現(xiàn)狀，礦井管理者必須立足自身礦井實際，在分析礦井沖擊地壓危險性的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的沖擊地壓防治技術(shù)和施工措施，從而為確保深井施工的安全開展提供有力保障。

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