掘進工作面強礦壓顯現分析及解決措施

摘要：本文針對潞新一礦5243下順槽掘進工作面礦壓顯現劇烈，出現的炸頂等強礦壓顯現，結合地質力學測試，分析了掘進工作面強礦壓顯現出現的原因是地質因素引起的應力分布異常及應力差較大，并針對性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關鍵詞：掘進工作面 強礦壓顯現 應力分布異常 卸壓

地質條件和支護方式是影響巷道掘進速度的重要因素，地質條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護等，巷道掘進的進度大大降低。

潞新礦區一礦5243下順槽掘進工作面開口后，在掘進過程中由于礦壓顯現劇烈，在掘進迎頭11點方向，多次發生局部冒漏，無法采用錨網梁支護及快速掘進，只能采用以U鋼為主的聯合支護，既增加了成本，又無法保證正常的采掘接續。

1 強礦壓顯現的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應力的夾角較大

根據地應力測量結果，一礦兩測點最大水平主應力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達到80°左右，接近垂直。

②主應力差較大

最大水平主應力與垂直應力、最大水平主應力與最小水平主應力之間的差值較大。較大的主應力差會產生較大的剪切應力，當其超過煤巖體剪切強度時，煤巖體易發生破壞現象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發生剪切破壞和變形。根據測試結果，潞新一礦兩個測點最大水平應力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應力分別為8.89MPa和11.34MPa，應力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強度測試表明，除夾矸及破碎位置觸點強度值外，煤體強度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬。現場發現，煤層層理、節理較為發育，局部還有掘進斷面豎向、橫向節理交錯的現象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強度。

④地質構造影響導致的應力集中

地質資料顯示，一礦井田邊界發育有較大的褶曲構造，開采范圍內斷層較多，落差不等，局部地段受多個構造交叉影響，應力集中。地質構造大大影響了應力分布，使得掘進工作面附近的應力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進工作面強礦壓顯現處。

2 解決方案

根據上述分析，提出以下幾點措施，緩解強礦壓顯現現象。

①進行沖擊傾向性鑒定，確定危險等級，便于制定專項措施。

進行沖擊傾向性鑒定后，根據結果針對性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進行區域的局部的消沖，使得掘進工作面整體處于卸壓帶內，大大減緩壓力的顯現。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結果出來前，或鑒定為無沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應用于潞新一礦強動力現象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國和前蘇聯得到了廣泛的研究和應用，是德國唯一得到國家監察局批準的防控沖擊地壓標準措施；該方法在我國的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應力集中區的煤巖體破碎，釋放一部分應力集中區的彈性能，降低應力集中程度，進而達到消除沖擊地壓危險的目的。

③及時噴漿。及時噴漿可以給圍巖一定的壓應力，減小圍巖壓應力的降低，減小偏應力，控制拉伸、剪切變形的發展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設超前錨索。超前施加預應力，一方面與噴漿的作用機理相同，控制拉剪破壞的發展，另一方面主動施加預應力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護錨索的參數相同，方位為炸頂方向。

3 主要結論

①原巖應力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強度、低抗拉剪強度都是造成礦壓壓力顯現異常的原因。

②采區大范圍卸壓、及時噴漿或打設超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動影響下斷層活動規律及其誘發沖擊地壓的防治[J].煤礦開采雜志，2013.

[3]竇林名，何學秋.沖擊礦壓防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實踐[J].巖石力學與工程學報，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint

摘要：本文針對潞新一礦5243下順槽掘進工作面礦壓顯現劇烈，出現的炸頂等強礦壓顯現，結合地質力學測試，分析了掘進工作面強礦壓顯現出現的原因是地質因素引起的應力分布異常及應力差較大，并針對性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關鍵詞：掘進工作面 強礦壓顯現 應力分布異常 卸壓

地質條件和支護方式是影響巷道掘進速度的重要因素，地質條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護等，巷道掘進的進度大大降低。

潞新礦區一礦5243下順槽掘進工作面開口后，在掘進過程中由于礦壓顯現劇烈，在掘進迎頭11點方向，多次發生局部冒漏，無法采用錨網梁支護及快速掘進，只能采用以U鋼為主的聯合支護，既增加了成本，又無法保證正常的采掘接續。

1 強礦壓顯現的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應力的夾角較大

根據地應力測量結果，一礦兩測點最大水平主應力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達到80°左右，接近垂直。

②主應力差較大

最大水平主應力與垂直應力、最大水平主應力與最小水平主應力之間的差值較大。較大的主應力差會產生較大的剪切應力，當其超過煤巖體剪切強度時，煤巖體易發生破壞現象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發生剪切破壞和變形。根據測試結果，潞新一礦兩個測點最大水平應力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應力分別為8.89MPa和11.34MPa，應力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強度測試表明，除夾矸及破碎位置觸點強度值外，煤體強度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬。現場發現，煤層層理、節理較為發育，局部還有掘進斷面豎向、橫向節理交錯的現象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強度。

④地質構造影響導致的應力集中

地質資料顯示，一礦井田邊界發育有較大的褶曲構造，開采范圍內斷層較多，落差不等，局部地段受多個構造交叉影響，應力集中。地質構造大大影響了應力分布，使得掘進工作面附近的應力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進工作面強礦壓顯現處。

2 解決方案

根據上述分析，提出以下幾點措施，緩解強礦壓顯現現象。

①進行沖擊傾向性鑒定，確定危險等級，便于制定專項措施。

進行沖擊傾向性鑒定后，根據結果針對性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進行區域的局部的消沖，使得掘進工作面整體處于卸壓帶內，大大減緩壓力的顯現。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結果出來前，或鑒定為無沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應用于潞新一礦強動力現象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國和前蘇聯得到了廣泛的研究和應用，是德國唯一得到國家監察局批準的防控沖擊地壓標準措施；該方法在我國的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應力集中區的煤巖體破碎，釋放一部分應力集中區的彈性能，降低應力集中程度，進而達到消除沖擊地壓危險的目的。

③及時噴漿。及時噴漿可以給圍巖一定的壓應力，減小圍巖壓應力的降低，減小偏應力，控制拉伸、剪切變形的發展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設超前錨索。超前施加預應力，一方面與噴漿的作用機理相同，控制拉剪破壞的發展，另一方面主動施加預應力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護錨索的參數相同，方位為炸頂方向。

3 主要結論

①原巖應力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強度、低抗拉剪強度都是造成礦壓壓力顯現異常的原因。

②采區大范圍卸壓、及時噴漿或打設超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動影響下斷層活動規律及其誘發沖擊地壓的防治[J].煤礦開采雜志，2013.

[3]竇林名，何學秋.沖擊礦壓防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實踐[J].巖石力學與工程學報，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint

摘要：本文針對潞新一礦5243下順槽掘進工作面礦壓顯現劇烈，出現的炸頂等強礦壓顯現，結合地質力學測試，分析了掘進工作面強礦壓顯現出現的原因是地質因素引起的應力分布異常及應力差較大，并針對性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關鍵詞：掘進工作面 強礦壓顯現 應力分布異常 卸壓

地質條件和支護方式是影響巷道掘進速度的重要因素，地質條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護等，巷道掘進的進度大大降低。

潞新礦區一礦5243下順槽掘進工作面開口后，在掘進過程中由于礦壓顯現劇烈，在掘進迎頭11點方向，多次發生局部冒漏，無法采用錨網梁支護及快速掘進，只能采用以U鋼為主的聯合支護，既增加了成本，又無法保證正常的采掘接續。

1 強礦壓顯現的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應力的夾角較大

根據地應力測量結果，一礦兩測點最大水平主應力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達到80°左右，接近垂直。

②主應力差較大

最大水平主應力與垂直應力、最大水平主應力與最小水平主應力之間的差值較大。較大的主應力差會產生較大的剪切應力，當其超過煤巖體剪切強度時，煤巖體易發生破壞現象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發生剪切破壞和變形。根據測試結果，潞新一礦兩個測點最大水平應力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應力分別為8.89MPa和11.34MPa，應力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強度測試表明，除夾矸及破碎位置觸點強度值外，煤體強度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬。現場發現，煤層層理、節理較為發育，局部還有掘進斷面豎向、橫向節理交錯的現象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強度。

④地質構造影響導致的應力集中

地質資料顯示，一礦井田邊界發育有較大的褶曲構造，開采范圍內斷層較多，落差不等，局部地段受多個構造交叉影響，應力集中。地質構造大大影響了應力分布，使得掘進工作面附近的應力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進工作面強礦壓顯現處。

2 解決方案

根據上述分析，提出以下幾點措施，緩解強礦壓顯現現象。

①進行沖擊傾向性鑒定，確定危險等級，便于制定專項措施。

進行沖擊傾向性鑒定后，根據結果針對性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進行區域的局部的消沖，使得掘進工作面整體處于卸壓帶內，大大減緩壓力的顯現。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結果出來前，或鑒定為無沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應用于潞新一礦強動力現象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國和前蘇聯得到了廣泛的研究和應用，是德國唯一得到國家監察局批準的防控沖擊地壓標準措施；該方法在我國的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應力集中區的煤巖體破碎，釋放一部分應力集中區的彈性能，降低應力集中程度，進而達到消除沖擊地壓危險的目的。

③及時噴漿。及時噴漿可以給圍巖一定的壓應力，減小圍巖壓應力的降低，減小偏應力，控制拉伸、剪切變形的發展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設超前錨索。超前施加預應力，一方面與噴漿的作用機理相同，控制拉剪破壞的發展，另一方面主動施加預應力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護錨索的參數相同，方位為炸頂方向。

3 主要結論

①原巖應力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強度、低抗拉剪強度都是造成礦壓壓力顯現異常的原因。

②采區大范圍卸壓、及時噴漿或打設超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動影響下斷層活動規律及其誘發沖擊地壓的防治[J].煤礦開采雜志，2013.

[3]竇林名，何學秋.沖擊礦壓防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實踐[J].巖石力學與工程學報，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint