孟巴煤礦1307工作面沖擊地壓防治方案與應(yīng)用

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇徐州 221000）

1.工作面概況

孟巴煤礦1307工作面位于井田南翼采區(qū)下山南側(cè)，為三分層工作面，北到采區(qū)下山保護(hù)煤柱，南距1207面切眼160m，東部為1111下方二分層未采區(qū)，西部為1203下方三分層未采區(qū)，上覆為1205、1207采空區(qū)。

工作面沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的防治主要有三個(gè)目的：（1）對工作面巷道周圍的煤巖體進(jìn)行弱化，降低其強(qiáng)度與應(yīng)力集中程度，或使應(yīng)力高峰區(qū)向巖體深部轉(zhuǎn)移；（2）降低覆巖破斷等震源能量的大小，降低其對高應(yīng)力煤體的動態(tài)擾動影響；（3）采取上述措施后，降低沖擊地壓的危險(xiǎn)程度。

危險(xiǎn)區(qū)域分布區(qū)域如：（1）工作面初次來壓80m。（2）工作面回采110m～130m，一次見方區(qū)域，壓力集中。（3）工作面回采至聯(lián)絡(luò)巷工作面對接，受刀把面與聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)斷層共同影響，工作面對接期間應(yīng)力集中區(qū)。（4）工作面推進(jìn)至317m時(shí)，工作面內(nèi)見F15斷層，受斷層影響，工作面壓力有明顯變化。（5）工作面回采至488m～548m停采線段，進(jìn)入煤柱區(qū)域，該區(qū)域壓力明顯增大。

2.工作面采前預(yù)卸壓措施

2.1 煤體大直徑鉆孔卸壓

大直徑鉆孔卸壓是指在煤巖體內(nèi)應(yīng)力集中區(qū)域或可能的應(yīng)力集中區(qū)域?qū)嵤┲睆酵ǔ２恍∮?00mm的鉆孔，通過排出鉆孔周圍破壞區(qū)煤體變形或鉆孔沖擊地壓所產(chǎn)生的大量煤粉，使鉆孔周圍煤體破壞區(qū)擴(kuò)大，從而使鉆孔周圍一定區(qū)域煤巖體的應(yīng)力集中程度下降或者高應(yīng)力轉(zhuǎn)移到煤巖體的深處或遠(yuǎn)離高應(yīng)力區(qū)，實(shí)現(xiàn)對局部煤巖體進(jìn)行解危的目的，起到預(yù)卸壓的作用[1-2]。1307工作面停采線附近存在下山煤柱，沖擊危險(xiǎn)較高，故采用大直徑鉆孔進(jìn)行卸壓，鉆孔布置參數(shù)見表1。若施工過程中壓力較大，可先采取煤體爆破，然后再施工大直徑鉆孔卸壓。

表1 1307工作面大直徑鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 底板煤體爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 煤體卸壓爆破

1307工作面所采Ⅵ煤單軸抗壓強(qiáng)度超過20MPa，需對強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)區(qū)底板煤體進(jìn)行爆破，爆破參數(shù)見表2。底板爆破孔深度可視底煤厚度調(diào)整，若底板煤體厚度小于2m可不進(jìn)行底板煤體爆破。

圖1 頂板深孔爆破孔布置

2.3 頂板深孔爆破

1307工作面下道停采位置設(shè)計(jì)在下山煤柱中，回采過程中沖擊危險(xiǎn)高，應(yīng)對頂板進(jìn)行爆破處理，1307工作面頂板爆破剖面圖如圖1所示，若設(shè)計(jì)炮孔角度較大，難以裝藥，可沿巷道走向偏轉(zhuǎn)炮孔方向，降低炮孔角度。頂板孔爆破后，應(yīng)及時(shí)分析微震信號，評估卸壓效果。

3.及時(shí)解危措施

1307工作面綜合指數(shù)法評價(jià)具有中等沖擊危險(xiǎn)，并根據(jù)多因素耦合法劃分了沖擊危險(xiǎn)范圍及等級，工作面回采過程中，對下山煤柱區(qū)、斷層、巷道交叉以及“見方”區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，當(dāng)通過微震法、鉆屑法或其他方法監(jiān)測到有危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行解危。解危措施主要包括大直徑鉆孔、煤體卸壓爆破、頂板深孔爆。

4.管理措施

4.1 加強(qiáng)管理

（1）加強(qiáng)沖擊地壓防治技術(shù)、管理等制度建設(shè)。（2）每隔一定時(shí)間（可視沖擊地壓危險(xiǎn)情況而定）對礦井礦壓顯現(xiàn)情況進(jìn)行一次綜合分析，根據(jù)分析情況提出下一時(shí)間段防治的重點(diǎn)，并安排進(jìn)行處理。（3）加強(qiáng)沖擊地壓防治技術(shù)管理，定期組織相關(guān)技術(shù)人員學(xué)習(xí)管理經(jīng)驗(yàn)和防治技術(shù)。（4）當(dāng)?shù)V壓防治與回采生產(chǎn)發(fā)生沖突時(shí)應(yīng)停止生產(chǎn)，生產(chǎn)為安全讓步，抓緊時(shí)間進(jìn)行礦壓防治，確保安全生產(chǎn)。

4.2 加強(qiáng)沖擊地壓顯危險(xiǎn)監(jiān)測與分析

（1）沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域必須進(jìn)行日常監(jiān)測，每天對微震、礦壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。（2）建立礦壓顯現(xiàn)及時(shí)匯報(bào)制度。

5.安全防護(hù)

1307工作面回采過程中，兩巷受超前采動應(yīng)力影響，尤其是鄰空側(cè)回風(fēng)巷受懸頂影響，巷道礦壓顯現(xiàn)頻繁，為保證安全回采，不僅要加強(qiáng)監(jiān)測、及時(shí)卸壓，同時(shí)也要制定合理的安全防護(hù)措施。基于礦方已有的回采工作面礦壓防治制度，補(bǔ)充如下[3-4]：

（1）1307工作面正?；夭善陂g，嚴(yán)格控制兩巷通行人員，加強(qiáng)工人安全培訓(xùn)，制定合理避災(zāi)路線，發(fā)現(xiàn)巷道有異常征兆，需快速撤離。（2）回風(fēng)巷的卸壓措施需在工作面檢修班期間實(shí)施，嚴(yán)禁工作面回采期間在采動影響的應(yīng)力異常區(qū)進(jìn)行卸壓工作，同時(shí)工人施工過程中需要穿戴防沖服。（3）巷道頂板深孔爆破應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)章制度執(zhí)行，在工作面檢修期間爆破，同時(shí)撤出巷道所有人員。

6.結(jié)論

（1）從開采深度、煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)、煤層厚度變化、頂板巖層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、頂板活動、地質(zhì)構(gòu)造等6個(gè)自然因素，以及工作面巷道布局、頂板管理、上分層遺留煤柱、采空區(qū)邊界、底煤厚度、周期來壓、工作面“見方”等7個(gè)開采技術(shù)因素，對1307工作面的沖擊地壓危險(xiǎn)進(jìn)行了分析，得出煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)、頂板巖層的結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、老頂?shù)某醮纹茢嘁约爸芷谛云茢?、巷道布置、上分層遺留煤柱和采空區(qū)邊界、底煤留設(shè)厚度影響、周期來壓、“見方”等，是1307工作面沖擊地壓發(fā)生的主控因素。（2）經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐取得良好效果，有效減弱了礦壓對工作面的影響，降低沖擊地壓危害程度，預(yù)防沖擊地壓事故，提高工作面生產(chǎn)的安全性。