鶴崗礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生規(guī)律、類型及防治對(duì)策

連鴻全

黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司 黑龍江 鶴崗154100

1鶴崗礦區(qū)沖擊地壓危害概述

鶴崗煤田位于老爺嶺隆起的東部，鶴佳凹陷的西部邊緣，地處依舒斷裂、青黑山斷裂、黑龍江斷裂所形成的三角區(qū)內(nèi)，新華夏系第二隆起帶的西北部，是一個(gè)近南北向的槽地。鶴崗煤田自北向西受沖擊地壓的影響逐漸升高，沖擊地壓已成為制約鶴崗礦區(qū)深部開采的主要災(zāi)害。

2鶴崗礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生規(guī)律分析

(1)沖擊地壓發(fā)生時(shí)期。鶴崗礦區(qū)沖擊地壓主要發(fā)生在回采、掘進(jìn)和巷道擴(kuò)修3個(gè)時(shí)期，其中發(fā)生在回采期間的為33起，占55%；發(fā)生在掘進(jìn)時(shí)期的為21起，占35%；發(fā)生在擴(kuò)修及等待貫通時(shí)期的為6起，占10%?？梢?，采掘擾動(dòng)時(shí)期發(fā)生的沖擊地壓占事故總數(shù)的90%，回采時(shí)期沖擊地壓的發(fā)生起數(shù)最多。

(2)沖擊地壓發(fā)生地點(diǎn)。鶴崗礦區(qū)77%的沖擊地壓在回風(fēng)巷道內(nèi)有強(qiáng)烈顯現(xiàn)，其中，回采期間發(fā)生的33起沖擊地壓案例中，有27起導(dǎo)致回風(fēng)巷破壞，占比82%；掘進(jìn)期間21起沖擊地壓案例中，有15起導(dǎo)致回風(fēng)巷破壞，占比71%；擴(kuò)修期間6起沖擊地壓案例中，有4起發(fā)生導(dǎo)致回風(fēng)巷破壞，占比67%。

(3)沖擊地壓發(fā)生深度。鶴崗礦區(qū)各礦井沖擊地壓發(fā)生起始深度差異較大，富力煤礦首次沖擊地壓地點(diǎn)埋深僅340 m，也是鶴崗礦區(qū)埋深最淺的沖擊地壓案例。峻德煤礦首例沖擊地壓埋深為370 m，但該礦73%的沖擊地壓發(fā)生在埋深450 m 的水平，其余水平發(fā)生起數(shù)均較少。南山煤礦500 m 埋深沖擊地壓起數(shù)顯著大于470 m 埋深沖擊地壓起數(shù)。興安煤礦開采至600 m以深時(shí)才發(fā)生首例沖擊地壓。

3沖擊地壓發(fā)生類型分析

根據(jù)沖擊地壓主控因素可將鶴崗礦區(qū)沖擊地壓可分為4大類，分別為：堅(jiān)硬頂板主導(dǎo)型、“三側(cè)采空”孤島型、上覆煤柱主導(dǎo)型及構(gòu)造主導(dǎo)型。

(1)堅(jiān)硬頂板主導(dǎo)型。該類沖擊地壓僅受單側(cè)或雙側(cè)采空區(qū)堅(jiān)硬頂板因素影響，是鶴崗礦區(qū)沖擊地壓的主要類型。峻德煤礦發(fā)生的26起沖擊地壓案例中，23次均為該類型沖擊地壓。

(2)“三側(cè)采空”孤島型。該類沖擊地壓主要受三側(cè)采空區(qū)堅(jiān)硬頂板影響，本質(zhì)上與堅(jiān)硬頂板型屬于一類，但在載荷量級(jí)和煤巖層工程結(jié)構(gòu)上具有其特殊性，因此單獨(dú)化為一類。南山煤層13起沖擊地壓案例均為“三側(cè)采空”孤島型；富力礦有4起沖擊地壓、峻德礦1起沖擊地壓是在回收孤島煤柱時(shí)發(fā)生。

(3)上覆遺留煤柱主導(dǎo)型。該類沖擊地壓的主要因素為上覆煤柱，輔助因素為采空區(qū)堅(jiān)硬頂板。上覆煤柱是多煤層開采礦井的特有條件，對(duì)沖擊地壓礦井而言是重大安全隱患。

(4)構(gòu)造主導(dǎo)型。該類沖擊地壓的主要因素為采空區(qū)堅(jiān)硬頂板，輔助因素為褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造。構(gòu)造區(qū)煤巖層應(yīng)力分布異常，局部集中水平較高，可對(duì)堅(jiān)硬頂板影響下的沖擊危險(xiǎn)源形成疊加影響。

4基于鶴崗礦區(qū)沖擊危害規(guī)律、類型防治策略

(1)區(qū)域防范和局部治理相結(jié)合防沖理念。合理的開拓布置和開采布局對(duì)于避免應(yīng)力集中和疊加，防止沖擊地壓關(guān)系極大。鶴崗礦區(qū)的南山礦部分煤層處于盆底構(gòu)造區(qū)，在這種情況下先開采盆底區(qū)再開采其它區(qū)域要比將盆底區(qū)放到最后開采沖擊危險(xiǎn)性小得多。后期，南山礦優(yōu)化了開采設(shè)計(jì)，將防沖設(shè)計(jì)加入到開采設(shè)計(jì)中，沖擊地壓發(fā)生次數(shù)得到了大幅降低。當(dāng)然，僅僅采取區(qū)域防范不可能根治沖擊地壓，還需要局部治理措施的跟進(jìn)，以達(dá)到最優(yōu)防沖效果。

(2)針對(duì)上覆殘留煤柱提前開展防沖設(shè)計(jì)。鶴崗礦區(qū)可采煤層眾多，煤層間一般采用下行開采方式，上部煤層采空區(qū)殘留煤柱可對(duì)下部多個(gè)煤層產(chǎn)生加載作用，其影響范圍要比殘留煤柱本身的尺度大得多。下部煤層采掘至其影響范圍內(nèi)時(shí)，沖擊危險(xiǎn)性明顯增大。上覆殘留煤柱引起的沖擊地壓災(zāi)害往往更為嚴(yán)重。實(shí)際上，一旦上部煤層采空區(qū)中殘留煤柱，對(duì)下部煤層的加載是必然的。為了給下部各煤層采掘創(chuàng)造有利條件，應(yīng)及早在下部某一個(gè)層位回采過程中加以解決，否則越往深部開采，受影響的煤層面積越大。

(3)堅(jiān)硬頂板預(yù)裂和小煤柱護(hù)巷相結(jié)合的防沖方法。根據(jù)鶴崗礦區(qū)沖擊地壓案例統(tǒng)計(jì)表明，區(qū)段煤柱寬度小于10 m 時(shí)，臨空巷道沖擊地壓絕大多數(shù)發(fā)生在回采期間，而區(qū)段煤柱寬度大于10 m 時(shí)，臨空巷道掘進(jìn)期間就頻繁發(fā)生沖擊地壓，回采期間更為嚴(yán)重。事實(shí)上，如果煤層頂板較軟，可以隨采隨冒，并能夠完全充填采空區(qū)，那么階段煤柱對(duì)臨空巷道沖擊危險(xiǎn)的影響將會(huì)微乎其微，可見堅(jiān)硬頂板是臨空巷道沖擊風(fēng)險(xiǎn)的核心因素。

5結(jié)語

鶴崗礦區(qū)通過對(duì)以往案例分析總結(jié)，結(jié)合國內(nèi)沖擊地壓先進(jìn)防治礦井經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)發(fā)生的規(guī)律、類型、主控因素分別采區(qū)針對(duì)性防治措施，保證了峻德、興安、富力和南山四礦多個(gè)沖擊地壓危險(xiǎn)工作面安全開采，取得了較好的應(yīng)用效果。