沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)估及防治措施

王磊

【摘 要】采用綜合指數(shù)法對(duì)7013工作面進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)估，并通過(guò)鉆屑法和礦壓觀測(cè)法監(jiān)測(cè)工作面沖擊地壓，最后采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂技術(shù)方法來(lái)預(yù)防工作面沖擊地壓。

【關(guān)鍵詞】沖擊地壓；危險(xiǎn)性評(píng)估；監(jiān)測(cè)；治理措施

中圖分類號(hào)： TD324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0087-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.039

Risk assessment and prevention measures of rock burst

WANG Lei

（Datun Yaoqiao Coal Mine of China Coal Group， Peixian Jiangsu， 221600， China）

【Abstract】Comprehensive index method is used to evaluate the risk of rock burst of the 7013 working face， and the methods of drilling bits and mine pressure observation are used to monitor the rock burst of the working face. Finally， the technology methods including pressure relief by the large-diameter borehole and the coal body blast， and directional hydraulic fracturing are adopted to prevent the rock burst of the work surface.

【Key words】Rock burst；Risk assessment；Monitoring；Treatment measure

0 前言

隨著煤炭資源高強(qiáng)度的開(kāi)采，礦井沖擊地壓和煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害日益加劇，嚴(yán)重制約著礦井安全高效發(fā)展[1-2]。該礦7103綜放工作面采用綜合指數(shù)法進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)估，對(duì)工作面采用鉆屑法和礦壓觀測(cè)法監(jiān)測(cè)沖擊地壓[3]，并采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂等技術(shù)方法[4-5]來(lái)預(yù)防工作面沖擊地壓，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全生產(chǎn)，為類似礦井工作面沖擊地壓防治提供借鑒。

1 工作面概況及沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)估

1.1 工作面概況

7013工作面位于江蘇省沛縣楊屯鎮(zhèn)昭陽(yáng)湖下，處于中央下山采區(qū)下部，其東南為7011A采空區(qū)，南為7011B采空區(qū)，西南為7011C采空區(qū)，東北角以袁堂斷層防水煤柱線為界，北為7015設(shè)計(jì)工作面。工作面對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高+31.3～+35.9m，標(biāo)高為-718.4～-890.2m，工作面平均長(zhǎng)為2299.4m。工作面所采7#煤煤層厚度3.8～6.0m，平均厚度5.2m；工作面煤層傾角為0°～18°，平均傾角9°。工作面7#煤煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層下部有1層夾矸，夾矸厚0.1～3.0m，巖性為泥巖，對(duì)回采和煤質(zhì)都有一定影響。

1.2 沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)估

7013工作面采用綜合指數(shù)法對(duì)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估。沖擊地壓的影響因素可分為地質(zhì)條件因素與開(kāi)采技術(shù)因素兩大類，每一類的下一級(jí)影響子因素可見(jiàn)下圖1所示。通過(guò)計(jì)算可得地質(zhì)因素評(píng)價(jià)危險(xiǎn)指數(shù)為0.62，開(kāi)采技術(shù)條件評(píng)價(jià)危險(xiǎn)指數(shù)為0.24，兩者比較取大值，可知7013工作面綜合危險(xiǎn)指數(shù)為0.62。根據(jù)表1危險(xiǎn)狀態(tài)分級(jí)，認(rèn)為7013工作面存在中等沖擊危險(xiǎn)性，在工作面回采過(guò)程中要及時(shí)采取沖擊地壓監(jiān)測(cè)和防治措施。

2 沖擊地壓監(jiān)測(cè)與治理措施

2.1 沖擊地壓監(jiān)測(cè)方法

2.1.1 鉆屑法監(jiān)測(cè)

安排專人在指定地點(diǎn)施工鉆屑孔，取粉稱量，與鉆粉量臨界值比較，判斷有無(wú)沖擊危險(xiǎn)。掘進(jìn)期間正迎頭每天施工2個(gè)鉆屑孔，每天進(jìn)尺不能超過(guò)10m。幫部鉆屑法距迎頭不超過(guò)60m，距工作面迎頭60m范圍內(nèi)每3-4天鉆屑法進(jìn)行監(jiān)測(cè)1次，兩幫共施工3組鉆屑法監(jiān)測(cè)孔，每組2個(gè)。工作面回采期間每3-4天監(jiān)測(cè)一次，距工作面煤壁15-20米范圍內(nèi)開(kāi)始，向外100米范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，煤體幫施工4-5個(gè)監(jiān)測(cè)孔。若煤粉量超過(guò)臨界值時(shí)較大時(shí)，達(dá)到強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)，立即組織撤出人員并向礦調(diào)度及防沖辦匯報(bào)，采取措施卸壓后，經(jīng)效果檢驗(yàn)后判定無(wú)沖擊危險(xiǎn)時(shí)，方可正常施工。

2.1.2 礦壓觀測(cè)法

對(duì)于回采工作面，礦壓監(jiān)測(cè)主要指標(biāo)不僅包括巷道的圍巖變形情況，還包括工作面的支護(hù)質(zhì)量情況。

（1）巷道的圍巖變形監(jiān)測(cè)。各測(cè)站位置處于切眼超前支護(hù)外側(cè)開(kāi)始布置，隨著工作面的回采，盡量采用掘進(jìn)期間的綜合測(cè)站（包括巷道表面位移、巷道頂板離層、錨桿工作阻力等）。同時(shí)，對(duì)于超前支護(hù)段應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，主要是利用檢修班的時(shí)間，用單體測(cè)力計(jì)對(duì)上、下順槽單體液壓支柱支護(hù)阻力進(jìn)行測(cè)定以及統(tǒng)計(jì)單體支柱的破壞情況，以掌握超前支承壓力的大小及其分布情況。

（2）工作面的支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。主要體現(xiàn)為工作面綜采支架前后柱載荷，在工作面將綜采支架分上、中、下布置三部分，分別形成測(cè)區(qū)，在相應(yīng)的支架上，分別安裝電腦壓力自動(dòng)記錄儀對(duì)工作面初期的支架受力情況進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)前、后柱壓力和循環(huán)增阻變化情況，分析基本頂?shù)某醮蝸?lái)壓和周期來(lái)壓規(guī)律，并分析支架與圍巖適應(yīng)性。

2.2 沖擊地壓治理措施

2.2.1 大直徑鉆孔卸壓

大直徑鉆孔卸壓是通過(guò)向工作面煤體打鉆，從而造成煤體超前支承應(yīng)力峰值向深部轉(zhuǎn)移，從而降低周邊圍巖應(yīng)力。工作面主要采用以下兩種大直徑鉆孔布置方式。

（1）迎頭大直徑鉆孔布置：鉆孔布置在煤層內(nèi)，靠近斷面中心兩側(cè)位置，距底板1.3m±300mm，孔徑110-150mm，孔深15m，鉆孔盡量與煤層的角度或與巷道掘進(jìn)坡度保持一致，如鉆眼過(guò)程中遇到斷層或因煤泥潮濕粘滿鉆桿（煤層含水）或孔內(nèi)出水，可停止鉆孔工作。迎頭鉆孔預(yù)卸壓與掘進(jìn)交替進(jìn)行，迎頭卸壓帶必須保留5m的余量。

（2）幫部大直徑鉆孔布置：在迎頭后方巷道幫部實(shí)施大直徑卸壓鉆孔時(shí)，鉆孔布置在巷道煤層內(nèi)，鉆孔盡量與巷道煤層角度保持一致，距底板1.3m±300mm，巷道幫部鉆孔間距5-10m，孔徑110-150mm，深度15m，幫部鉆孔滯后迎頭距離不大于30m。

當(dāng)臨近預(yù)判高危險(xiǎn)區(qū)域或檢測(cè)到有沖擊危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)縮小鉆孔間距，鉆孔間距縮小為3-5米，并增加該區(qū)域鉆屑法檢測(cè)頻率，直至應(yīng)力消除。鉆屑孔布置在距原卸壓孔1m的位置，孔深10m，方向平行卸壓孔。若鉆屑量仍然超過(guò)臨界值，距原兩卸壓孔之間位置繼續(xù)施工卸壓鉆孔，直至鉆屑量正常，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可恢復(fù)施工。

2.2.2 煤體爆破卸壓

在鉆屑法和礦壓監(jiān)測(cè)到的沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域，若大直徑鉆孔卸壓未能起到預(yù)期的治理效果，可進(jìn)一步采取爆破卸壓治理措施，來(lái)降低工作面應(yīng)力集中程度。通過(guò)鉆屑法、礦壓監(jiān)測(cè)（有沖擊地壓危險(xiǎn)）——煤體爆破卸壓——再次鉆屑法、礦壓監(jiān)測(cè)（危險(xiǎn)降低）循環(huán)作業(yè)，直到監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)沖擊危險(xiǎn)。

2.2.3 頂板定向水力致裂技術(shù)

定向水力致裂法就是人為的在堅(jiān)硬頂板巖層中，預(yù)先切割出一個(gè)定向裂縫，然后注入高壓水，使巖體沿著裂縫擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)堅(jiān)硬頂板的定向分層或切斷，減少上覆巖層的能量集聚，以降低沖擊地壓危險(xiǎn)性。

工作面回采過(guò)程中存在厚層難冒頂板，回采期間局部可能形成懸頂，且其下部巖層垮落后與頂板存在自由空間時(shí)，應(yīng)松動(dòng)碎裂或切割該厚層頂板；切割厚度以垮落后能充滿下部自由空間為準(zhǔn)。

3 結(jié)論

（1）7013工作面采用綜合指數(shù)法對(duì)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)分析結(jié)果，認(rèn)為7013工作面存在中等沖擊危險(xiǎn)性，在工作面回采過(guò)程中必須要及時(shí)采取相應(yīng)沖擊地壓監(jiān)測(cè)和防治措施。

（2）采用鉆屑法和礦壓觀測(cè)法監(jiān)測(cè)工作面沖擊地壓，并采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂等技術(shù)方法來(lái)預(yù)防工作面沖擊地壓，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全生產(chǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]潘俊鋒，秦子晗，夏永學(xué)，等.沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià)與實(shí)踐[J].煤炭工程，2011（10）：83-86.

[3]呂玉磊，劉軍，魏向志，等.常村煤礦21150 綜放工作面沖擊地壓綜合防治技術(shù)[J].中州煤炭，2015（4）：71-74.

[4]侯瑋，姜福興.深部煤層沖擊礦壓防治技術(shù)研究[J].煤炭工程，2008，（8）：63-64.

[5]郭光輝，李新明，鄭林杰.綜采放頂煤工作面沖擊地壓預(yù)防技術(shù)[J].中州煤炭，2011，（1）：82-84.