關于煤礦掘進巷道防沖技術的研究

蔡文明

徐礦集團

關于煤礦掘進巷道防沖技術的研究

蔡文明

徐礦集團

本文對影響煤礦巷道掘進的煤巖沖擊傾向性、頂板特性、埋藏深度和地質構造等因素進行了分析，巷道從進行掘進中采用大直徑的鉆孔泄壓和爆破解危措施來展開巷道掘進防沖技術的研究，利用鉆屑法對防沖效果進行檢驗，得出的結論是在泄壓后，各類煤巷的粉煤含量未超標，確保了掘進工作面的安全生產。

煤礦；掘進巷道；防沖技術

1、引言

大多的煤礦將礦壓防治重點放在回采巷道上，對掘進巷道的礦壓防治工作不夠重視，本文結合某煤礦的實際情況，分析探究煤礦掘進巷道防沖技術，該煤礦的埋深比較大，煤礦4#煤層的厚度為11-14.5m，煤層的傾角為2°-7°，一盤區是礦井的首采區，回風巷道為全煤巷道，埋深為966-1005m,采用半圓拱斷面，巷道凈寬5.0m，拱凈高為2.5m，凈斷面積為17.32m2。直接頂材質為泥巖，厚度為3.7m，基本頂為中粒砂巖，厚度為10m，直接底為泥巖，厚度為5.5m，基本底為泥巖，厚度為15m。

2、煤礦掘進巷道防沖技術分析

影響煤礦掘進巷道沖擊影響的因素有煤巖沖擊傾向性、頂板特性、埋藏深度和地質構造等，結合該煤礦的實際情況，判定4#煤層具有強沖擊傾向的煤層，該煤層的彎曲能量指數為55.25kJ,底板彎曲能量指數為20.25kJ，得出該煤層的頂板巖層屬于Ⅱ類指標，具有比較弱的傾向性頂板巖層，底板巖層屬于Ⅱ類指標，具有比較弱的傾向性底板巖層，分析可知該煤礦的煤巖系統具備沖擊地壓的條件。

沖擊地壓的發生與埋藏深度有一定的關系，分析可知埋藏深度越大，發生沖擊地壓的可能性越大。根據該煤礦的鉆孔數據，煤層埋藏最淺為820m,最深的將近1100m,嚴重超過了沖擊地壓的臨界深度，所以面臨的地壓災害是比較嚴峻的。

發生沖擊地壓最典型的地質條件是堅硬厚層頂板，發生沖擊地壓煤層上部的煤層通常具有大于10m的堅硬頂板，結合礦井地質資料，對掘進工作面造成威脅的巖層為9.9厚的細粒砂巖和17.5m厚的粗粒砂巖，距離4#煤層的位置分別為3.7、30.3mm，這兩層巖層距離煤層較近，所以在掘進過程中會對工作面產生顯著影響。

結合地質資料分析可知，回風巷道的掘進工作面煤層賦存穩定，沒有較大的地質構造，但不排除工作面范圍內的小型的斷層和褶曲，使該區域的構造應力復雜，發生沖擊地壓事故。

回風巷道留設的底煤厚度大于2m，煤層的直接底又是鋁質泥巖，在揭露后極易風化，遇到水后容易膨脹，在較大或較高水平應力的作用下，巷道底板的煤層容易積聚彈性能量，發生沖擊地壓的可能性較大。

巷道掘進期間采用的監測措施有鉆屑法、電磁輻射法、礦壓觀測和微震監測法，煤礦巷道放沖技術要采取合理的監測手段，結合實際情況采用合理的支護手段和采取卸壓措施來防止發生沖擊地壓事故。

3、煤礦掘進巷道防沖技術的應用

3.1 大直徑鉆孔卸壓

迎頭大直徑鉆孔卸壓在迎頭布置3個大直徑的鉆孔，鉆孔的直徑為150mm,鉆孔的深度為30m，鉆孔布置的形式為“倒三花”和“三花”的形式進行交替布置，當掘進面距鉆孔孔底＜10m時，在進行下一輪的鉆孔，始終保持掘進迎頭前方10m的范圍內處于卸壓的范圍。

底煤的厚度超過2m時，使用底板大直徑鉆孔卸壓嗎，在兩幫高于底板的地方按照間距1.6m的垂直深度，斜向下60°進行施工，施工到煤層的底板，卸壓孔的直徑為150mm,利用黃泥進行封孔，封孔的長度為0.5m。

幫部大直徑鉆孔卸壓的鉆孔垂直于巷幫進行布置，鉆孔滯后迎頭的距離最小不能超過20m,鉆孔的直徑為150mm，孔間的間距為1.6m，鉆孔的深度一般為16-20m，利用黃泥進行封孔，封孔的長度為2m，行人側的鉆孔高度為1.2m,帶式輸送機的鉆孔高度為1.5m。

3.2 沖擊地壓解危措施

大直徑鉆孔卸壓解危是指在具有沖擊危險地點淺口60m的巷道兩幫范圍內進行大直徑卸壓鉆孔，鉆孔的布置形式是垂直于巷幫布置，鉆孔直徑為150mm，孔間距為0.8m，鉆孔的深度為20m.行人側的鉆孔高度為1.2m,帶式輸送機的鉆孔高度為1.5m。

檢測到沖擊危險時，當用大直徑鉆孔卸壓解危的效果不明顯時，采用爆破卸壓的方式，在進行巷道幫部卸壓時，炮孔和巷道底板的間距為1-1.5m，平行于煤層的傾向，孔深為15-20m，直徑為45mm,孔間距為5m,也可以利用鉆屑監測孔的方式進行爆破，爆破的順序為從掘進頭后方開始向外進行爆破，這樣可以將高應力集中區域逐漸向外轉移，從而可以遠離掘進面。進行監測時，若果發現掘進迎頭前方具有沖擊危險源時，要在工作面的正前方施工3個鉆孔，實現爆破卸壓，鉆孔的直徑為45mm,孔深的距離為15-20m,封孔的長度不應小于7m。

4、應用效果

在采用卸壓和解危技術措施后，檢驗的方法通常采用鉆屑法，鉆孔的直徑為42mm,孔深的距離為9m,孔間距為5m,孔距離底板的距離為1.0-1.5m,進行單排布置，一組的鉆孔一般6-7個，方向為垂直巷幫的位置，進行檢驗的目的主要是檢測鉆孔的鉆屑量，另外要記錄好孔內沖擊和卡鉆的情況。

一般在煤炮的位置進行實測，得出的數據就是臨界值，在一盤區回風大巷進行鉆屑煤粉測定，得出在鉆孔1-2m處的煤粉量為3.24kg/m，在鉆孔3-5m處的煤粉量為4.31kg/m，在鉆孔6-9m處的煤粉量為4.31kg/m。對一盤區回風大巷卸壓后進行實測，得出在孔深1-9m處的煤粉量分別為1.62kg/m、1.66kg/m、1.78kg/m、1.84kg/m、1.93kg/m、2.02kg/m、2.21kg/m、2.43kg/m、2.62kg/m，各巷道的煤粉含量都達標，卸壓效果比較好，可以有效的防治掘進過程中沖擊地壓的產生。

5、結語

本文主要分析采用鉆孔卸壓和爆破解危的技術手段來綜合治理該煤礦的沖擊地壓情況，利用鉆屑法進行了效果檢驗，從監測的數據可知，卸壓效果良好，粉煤量達到標準，為掘進工作面的安全運行提供了保障。

[1]潘立友，段大勇，張振揚.深部巷道留底煤區域沖擊地壓機理與防治[J].煤炭技術，2016

[2]齊慶新，竇林名.沖擊地壓理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2008.