沖擊地壓危險性評估及防治措施

王磊

【摘 要】采用綜合指數法對7013工作面進行沖擊地壓危險性評估，并通過鉆屑法和礦壓觀測法監測工作面沖擊地壓，最后采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂技術方法來預防工作面沖擊地壓。

【關鍵詞】沖擊地壓；危險性評估；監測；治理措施

中圖分類號： TD324 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0087-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.039

Risk assessment and prevention measures of rock burst

WANG Lei

（Datun Yaoqiao Coal Mine of China Coal Group， Peixian Jiangsu， 221600， China）

【Abstract】Comprehensive index method is used to evaluate the risk of rock burst of the 7013 working face， and the methods of drilling bits and mine pressure observation are used to monitor the rock burst of the working face. Finally， the technology methods including pressure relief by the large-diameter borehole and the coal body blast， and directional hydraulic fracturing are adopted to prevent the rock burst of the work surface.

【Key words】Rock burst；Risk assessment；Monitoring；Treatment measure

0 前言

隨著煤炭資源高強度的開采，礦井沖擊地壓和煤與瓦斯突出等動力災害日益加劇，嚴重制約著礦井安全高效發展[1-2]。該礦7103綜放工作面采用綜合指數法進行沖擊地壓危險性評估，對工作面采用鉆屑法和礦壓觀測法監測沖擊地壓[3]，并采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂等技術方法[4-5]來預防工作面沖擊地壓，實現了工作面的安全生產，為類似礦井工作面沖擊地壓防治提供借鑒。

1 工作面概況及沖擊地壓危險性評估

1.1 工作面概況

7013工作面位于江蘇省沛縣楊屯鎮昭陽湖下，處于中央下山采區下部，其東南為7011A采空區，南為7011B采空區，西南為7011C采空區，東北角以袁堂斷層防水煤柱線為界，北為7015設計工作面。工作面對應地面標高+31.3～+35.9m，標高為-718.4～-890.2m，工作面平均長為2299.4m。工作面所采7#煤煤層厚度3.8～6.0m，平均厚度5.2m；工作面煤層傾角為0°～18°，平均傾角9°。工作面7#煤煤層結構簡單，煤層下部有1層夾矸，夾矸厚0.1～3.0m，巖性為泥巖，對回采和煤質都有一定影響。

1.2 沖擊地壓危險性評估

7013工作面采用綜合指數法對工作面沖擊地壓危險程度進行評估。沖擊地壓的影響因素可分為地質條件因素與開采技術因素兩大類，每一類的下一級影響子因素可見下圖1所示。通過計算可得地質因素評價危險指數為0.62，開采技術條件評價危險指數為0.24，兩者比較取大值，可知7013工作面綜合危險指數為0.62。根據表1危險狀態分級，認為7013工作面存在中等沖擊危險性，在工作面回采過程中要及時采取沖擊地壓監測和防治措施。

2 沖擊地壓監測與治理措施

2.1 沖擊地壓監測方法

2.1.1 鉆屑法監測

安排專人在指定地點施工鉆屑孔，取粉稱量，與鉆粉量臨界值比較，判斷有無沖擊危險。掘進期間正迎頭每天施工2個鉆屑孔，每天進尺不能超過10m。幫部鉆屑法距迎頭不超過60m，距工作面迎頭60m范圍內每3-4天鉆屑法進行監測1次，兩幫共施工3組鉆屑法監測孔，每組2個。工作面回采期間每3-4天監測一次，距工作面煤壁15-20米范圍內開始，向外100米范圍內進行監測，煤體幫施工4-5個監測孔。若煤粉量超過臨界值時較大時，達到強沖擊危險，立即組織撤出人員并向礦調度及防沖辦匯報，采取措施卸壓后，經效果檢驗后判定無沖擊危險時，方可正常施工。

2.1.2 礦壓觀測法

對于回采工作面，礦壓監測主要指標不僅包括巷道的圍巖變形情況，還包括工作面的支護質量情況。

（1）巷道的圍巖變形監測。各測站位置處于切眼超前支護外側開始布置，隨著工作面的回采，盡量采用掘進期間的綜合測站（包括巷道表面位移、巷道頂板離層、錨桿工作阻力等）。同時，對于超前支護段應加強監測，主要是利用檢修班的時間，用單體測力計對上、下順槽單體液壓支柱支護阻力進行測定以及統計單體支柱的破壞情況，以掌握超前支承壓力的大小及其分布情況。

（2）工作面的支護質量監測。主要體現為工作面綜采支架前后柱載荷，在工作面將綜采支架分上、中、下布置三部分，分別形成測區，在相應的支架上，分別安裝電腦壓力自動記錄儀對工作面初期的支架受力情況進行連續觀測，根據前、后柱壓力和循環增阻變化情況，分析基本頂的初次來壓和周期來壓規律，并分析支架與圍巖適應性。

2.2 沖擊地壓治理措施

2.2.1 大直徑鉆孔卸壓

大直徑鉆孔卸壓是通過向工作面煤體打鉆，從而造成煤體超前支承應力峰值向深部轉移，從而降低周邊圍巖應力。工作面主要采用以下兩種大直徑鉆孔布置方式。

（1）迎頭大直徑鉆孔布置：鉆孔布置在煤層內，靠近斷面中心兩側位置，距底板1.3m±300mm，孔徑110-150mm，孔深15m，鉆孔盡量與煤層的角度或與巷道掘進坡度保持一致，如鉆眼過程中遇到斷層或因煤泥潮濕粘滿鉆桿（煤層含水）或孔內出水，可停止鉆孔工作。迎頭鉆孔預卸壓與掘進交替進行，迎頭卸壓帶必須保留5m的余量。

（2）幫部大直徑鉆孔布置：在迎頭后方巷道幫部實施大直徑卸壓鉆孔時，鉆孔布置在巷道煤層內，鉆孔盡量與巷道煤層角度保持一致，距底板1.3m±300mm，巷道幫部鉆孔間距5-10m，孔徑110-150mm，深度15m，幫部鉆孔滯后迎頭距離不大于30m。

當臨近預判高危險區域或檢測到有沖擊危險時，及時縮小鉆孔間距，鉆孔間距縮小為3-5米，并增加該區域鉆屑法檢測頻率，直至應力消除。鉆屑孔布置在距原卸壓孔1m的位置，孔深10m，方向平行卸壓孔。若鉆屑量仍然超過臨界值，距原兩卸壓孔之間位置繼續施工卸壓鉆孔，直至鉆屑量正常，經驗收合格后方可恢復施工。

2.2.2 煤體爆破卸壓

在鉆屑法和礦壓監測到的沖擊地壓危險區域，若大直徑鉆孔卸壓未能起到預期的治理效果，可進一步采取爆破卸壓治理措施，來降低工作面應力集中程度。通過鉆屑法、礦壓監測（有沖擊地壓危險）——煤體爆破卸壓——再次鉆屑法、礦壓監測（危險降低）循環作業，直到監測區域無沖擊危險。

2.2.3 頂板定向水力致裂技術

定向水力致裂法就是人為的在堅硬頂板巖層中，預先切割出一個定向裂縫，然后注入高壓水，使巖體沿著裂縫擴展，從而實現堅硬頂板的定向分層或切斷，減少上覆巖層的能量集聚，以降低沖擊地壓危險性。

工作面回采過程中存在厚層難冒頂板，回采期間局部可能形成懸頂，且其下部巖層垮落后與頂板存在自由空間時，應松動碎裂或切割該厚層頂板；切割厚度以垮落后能充滿下部自由空間為準。

3 結論

（1）7013工作面采用綜合指數法對工作面沖擊地壓危險程度進行評估。根據分析結果，認為7013工作面存在中等沖擊危險性，在工作面回采過程中必須要及時采取相應沖擊地壓監測和防治措施。

（2）采用鉆屑法和礦壓觀測法監測工作面沖擊地壓，并采取大直徑鉆孔卸壓、煤體爆破卸壓、頂板定向水力致裂等技術方法來預防工作面沖擊地壓，實現了工作面的安全生產。

【參考文獻】

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

[2]潘俊鋒，秦子晗，夏永學，等.沖擊地壓危險性預評價與實踐[J].煤炭工程，2011（10）：83-86.

[3]呂玉磊，劉軍，魏向志，等.常村煤礦21150 綜放工作面沖擊地壓綜合防治技術[J].中州煤炭，2015（4）：71-74.

[4]侯瑋，姜福興.深部煤層沖擊礦壓防治技術研究[J].煤炭工程，2008，（8）：63-64.

[5]郭光輝，李新明，鄭林杰.綜采放頂煤工作面沖擊地壓預防技術[J].中州煤炭，2011，（1）：82-84.