唐陽煤礦632工作面沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)及卸壓技術(shù)研究

摘 要：圍繞唐陽煤礦632工作面實(shí)際情況，運(yùn)用綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)法和經(jīng)驗(yàn)類比法對工作面的沖擊危險(xiǎn)性進(jìn)行了評價(jià)。根據(jù)評價(jià)結(jié)果結(jié)合實(shí)際情況，采取了煤層預(yù)注水和鉆孔卸壓措施，進(jìn)行了工作面預(yù)卸壓處理。實(shí)現(xiàn)了工作面安全開采。

關(guān)鍵詞：沖擊危險(xiǎn)性 斷層 煤層預(yù)注水 鉆孔卸壓

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0069-01

唐陽煤礦632工作面，平均埋深540～720 m；煤厚5.76 m；煤層傾角6°～18°，平均12°；煤巖結(jié)構(gòu)簡單，兩側(cè)分布F29和DF5大斷層；屬“斷層夾持型”工作面。

1 632工作面沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)

1.1 綜合指數(shù)法評價(jià)

1.1.1 地質(zhì)因素評定

唐陽煤礦632工作面地質(zhì)因素影響下沖擊地壓危險(xiǎn)性指數(shù)Wtl=0.42，介于0.3～0.5之間，具有弱沖擊危險(xiǎn)[1]。

1.1.2 開采技術(shù)條件評定

632工作面開采技術(shù)條件導(dǎo)致的沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)為Wt2=0.35，介于0.3～0.5之間，具有弱沖擊危險(xiǎn)。

1.2 可能性指數(shù)法評價(jià)

1.2.1 采場應(yīng)力分布

632工作面埋深按H=700 m計(jì)算，煤層上應(yīng)力集中系數(shù)按k=1.3，巖石重力密度γ=2.5×104 N/10-3 m計(jì)算，則最大應(yīng)力為kγH=22.75 MPa，煤層單向抗壓強(qiáng)度σc=22.58 MPa，處于發(fā)生沖擊地壓的基本應(yīng)力水平線上。

1.2.2 煤體沖擊傾向性

實(shí)驗(yàn)室測試得632工作面煤層的沖擊傾向性指數(shù)約為WET=5.09，具有強(qiáng)沖擊傾向性。

1.2.3 隸屬度UIc計(jì)算

應(yīng)力對“發(fā)生沖擊地壓”事件隸屬度UIc=0.5。

1.2.4 隸屬度UWET計(jì)算

沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件隸屬

UWET=1.0。

1.2.5 沖擊可能性指數(shù)U確定

U =（UIc+UWET）/2 （1）

根據(jù)公式（1）可得：632工作面的可能性指數(shù)U=0.75。

1.2.6 診斷某一點(diǎn)沖擊地壓發(fā)生的可能性

U=0.75，介于0.6～0.8之間，屬可能發(fā)生沖擊地壓工作面，說明632工作面存在一般發(fā)生沖擊地壓的力源條件，在工作面采掘到斷層區(qū)域或頂板巖層運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能發(fā)生沖擊地壓。

1.3 經(jīng)驗(yàn)類比法

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)類比法分析，632工作面主要沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域有14個(gè)，其中微小沖擊危險(xiǎn)區(qū)域8個(gè)，一般沖擊危險(xiǎn)區(qū)域5個(gè)，較強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域1個(gè)。

1.4 632工作面沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)

綜合分析綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)診斷法和經(jīng)驗(yàn)類比法的結(jié)果，根據(jù)沖擊地壓分級方法，632工作面整體上具有弱沖擊危險(xiǎn)。

2 632工作面沖卸壓措施

2.1 煤層預(yù)注水

2.1.1 理論分析

煤層預(yù)注水[2]是在采掘前，對煤層進(jìn)行全方位、長時(shí)壓力注水，目的是通過壓力水的物理化學(xué)作用，改變煤的物理力學(xué)性質(zhì)，減弱或者消除沖擊危險(xiǎn)。煤層預(yù)注水是一種積極主動(dòng)的區(qū)域性防范措施，不僅能消除或減緩動(dòng)力現(xiàn)象威脅，而且可起到消塵、降溫，改善勞動(dòng)條件的作用。

2.1.2 注水技術(shù)方案設(shè)計(jì)

注水孔在軌道順槽一則沿傾向下行鉆孔布置，與煤層走勢一致；注水孔超前工作面煤壁40～100 m，注水孔直徑Φ56 mm；注水孔長度為工作面煤體傾向長度2/3；注水孔間距為10 m，平行布置；封孔長度為5 m；初設(shè)注水壓力不小于5 MPa。如圖1所示。

2.2 鉆孔卸壓

2.2.1 理論分析

鉆孔卸壓[2]是利用鉆孔方法消除或減緩沖擊地壓危險(xiǎn)的解危措施。鉆進(jìn)愈接近高應(yīng)力帶，鉆孔沖擊頻度越高，強(qiáng)度也越大。因此每個(gè)鉆孔周圍形成一定破碎區(qū)，當(dāng)這些破碎區(qū)互相接近后，便能使煤層破裂卸壓。鉆孔卸壓的實(shí)質(zhì)是利用高應(yīng)力條件下，煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除沖擊危險(xiǎn)。

2.2.2 鉆孔卸壓技術(shù)方案設(shè)計(jì)

鉆孔卸壓一般采用大直徑鉆孔方式。根據(jù)唐陽煤礦實(shí)際開采條件和施工條件，選取鉆孔參數(shù)為：鉆孔孔深20 m，孔徑Φ110 mm，孔距3～5 m，鉆孔距離地板1.2 m。

3 結(jié)語

（1）唐陽煤礦632工作面屬于斷層夾持型工作面。

（2）采用綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)法和經(jīng)驗(yàn)類比法得到632工作面具有弱沖擊危險(xiǎn)性。

（3）采用煤層預(yù)注水和鉆孔卸壓等措施可預(yù)防沖擊地壓的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

[2]潘立友，張立俊，劉先貴.沖擊地壓預(yù)測與防治實(shí)用技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006：25-34.