回采工作面沖擊危險性評價及防治技術研究

李權　趙西坡　王樂

摘 要：唐口煤礦5301工作面采深近千米，在高采深條件下，巷道所處的圍巖應力環境大為改變，高應力現象將尤為突出，由此帶來的沖擊地壓等煤巖動力災害已成為影響礦井安全生產的一大難題。為防止深井條件下破壞性沖擊地壓的發生，該文采用綜合指數法進行工作面沖擊地壓危險性評價，利用鉆孔卸壓和爆破卸壓進行沖擊地壓防治，為5301工作面安全開采提供了保障。根據對唐口煤礦5301工作面沖擊地壓危險性評價方法與防治技術的研究，對具有類似條件下的煤層開采，具有相應的借鑒作用。

關鍵詞：沖擊地壓 危險性評價 綜合指數法 防治 爆破卸壓

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0047-01

唐口煤礦5301工作面采深為-990m，屬深部開采。在深井重力應力場約束下保存的構造應力場以及采動造成的集中應力已使煤（巖）體產生強烈的破壞，發生嚴重的、頻繁的沖擊地壓，給礦井的安全和生產帶來巨大的影響[1]。由此，對于深部開采時沖擊地壓的評價和防治尤為重要，針對該研究現狀，該文以唐口礦5301工作面為主要實踐點，進行沖擊地壓的危險性評價和防治技術研究，為該礦類似條件的采區開采提供理論依據和借鑒。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

5301工作面地面位于唐營村東北側，該面井下東側為南部軌道大巷和南部膠帶大巷，皮帶順槽與南部膠帶大巷相連；西至井田邊界煤柱，南部為未開拓的實碳區，北部距1302采空區40m。該工作面設計開采煤層為3上煤，煤層平均厚度為4.60m。頂板為細砂巖、粉砂巖，底板為粉砂巖。煤層賦存穩定，煤層傾角1～10°，5301工作面揭露情況。

1.2 工作面沖擊地壓基本情況

該工作面回采煤層為3上煤，3上煤層屬于3類，為具有強沖擊傾向性的煤層；3上煤層頂板屬于Ⅱ類，為具有弱沖擊傾向性的頂板巖層。

2 沖擊地壓危險性評價

根據開采位于5301工作面西北側460 m處的1304綜放工作面的礦山壓力觀測資料，老頂初次來壓期間各支架壓力峰值較大。而5301工作面又受斷層、褶曲構造、順槽超前支承壓力影響，尤其是當經過1302采空區時，由于5301工作面與1302采空區之間僅40m煤柱間隔，預計5301工作面具有嚴重的沖擊危險性。

根據5301工作面地質條件，確定沖擊地壓主要影響因素為開采深度、煤層的沖擊傾向性和堅硬頂板巖層等，由文獻[2]，同時根據實測研究可知5301工作面地質因素影響下的沖擊地壓危險性指數Wt1=0.79，具有強沖擊危險性。

由開采技術條件導致的沖擊地壓危險指數如表1所示。

5301工作面開采技術因素影響下的沖擊地壓危險性指數Wt1=0.76，具有強沖擊危險性。主要影響因素為開采區域周圍的采空區及斷層。

3 沖擊地壓防治技術研究

3.1 鉆孔卸壓

鉆孔卸壓的實質是利用高應力條件下，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[3]。

大直徑鉆孔參數：大直徑鉆孔卸壓孔深度20m，孔間距2m，孔徑Φ110mm，鉆孔斜向上3～5°，鉆孔距離地板1.2m。

3.2 爆破卸壓

卸壓爆破是對具有沖擊地壓危險的局部區域，用爆破方法減緩其應力集中程度的一種解危措施。

鉆孔參數：爆破孔深度為6.0～180.0 m，孔間距5 m，孔徑Φ42 mm，鉆孔斜向上4～5°，鉆孔和地板距離為1.3 m，裝藥量為1/3～1/2（500 mm一個藥卷，需要6～10個藥卷，反向安裝）。

4 沖擊地壓應力監測

采用應力監測技術進行卸壓后的監測，檢驗卸壓效果，在5301工作面軌道順槽斷層區域安裝6個鉆孔應力計，標號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#，測得數據如表2所示。

根據礦井其他工作面的應力監測經驗，確定沖擊地壓預警值為8 MPa。通過鉆孔卸壓和爆破卸壓，應力計由8.4～8.6 MPa降到2.3～2.7 MPa，沖擊危險性大大降低，起到了明顯的卸壓效果。

5 結語

（1）5301工作面受斷層較多，埋深大，受斷層、褶曲構造、順槽超前支承壓力影響較大，為具有沖擊傾向性的煤層。

（2）對5301工作面進行了鉆孔卸壓和爆破卸壓，通過綜合指數法進行沖擊危險性評價，5301工作面的沖擊地壓危險性指數Wt=0.79，屬于強沖擊危險性。

（3）利用鉆孔應力計對5301工作面進行卸壓前后的應力監測，由卸壓前的8.4～8.6 MPa降到卸壓后2.3～2.7 MPa，卸壓效果明顯。

（4）該文所采用的技術研究為該礦類似條件的采區開采提供了理論依據和借鑒，對類似條件下的煤層開采具有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] 潘立友，張立俊，劉先貴.沖擊地壓預測與防治實用技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2006：25-34.

[2] 竇林名，何學秋.沖擊地壓預防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001：19-46.

[3] 錢鳴高，石平五，徐家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010.endprint