掘巷過斷層沖擊地壓防治研究

何建新 劉 杰 沈建波

（山東濟礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 汶上 272502）

1 概況

3304工作面運輸順槽掘進迎頭揭露一條斷層，經(jīng)地測科現(xiàn)場實測、打鉆等方法判斷，判定掘進頭遇到的斷層為DF34斷層，全斷面為砂巖。斷層走向95°、傾向5°、傾角80°、落差5.5m。由于運輸順槽遇到的斷層落差較大，煤層在迎頭前上方，因此需要后退10m挑頂按+20°上山掘進。為做好過斷層期間以及進入煤層后的防沖工作，做到安全施工，需采取可靠的防沖措施。

2 沖擊危險性分析

根據(jù)陽城煤礦3煤沖擊傾向性鑒定報告和煤與基本頂組合性試驗，可知3煤上部具有強沖擊傾向性，3煤下部與頂?shù)装鍨槿鯖_擊傾向性。掘進迎頭揭露DF34斷層，基本頂為砂巖，因從遇到斷層到揭露3煤期間掘進工作為破頂掘進，故此段沖擊傾向性理論上較弱。

另根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，準備或回采巷道煤巖發(fā)生明顯轉(zhuǎn)換地段，斷層的上盤發(fā)生沖擊的次數(shù)和強度明顯高于斷層的下盤。過DF34斷層是從上盤向下盤方向掘進，理論預測施工過程中進入下盤掘進時動力顯現(xiàn)相對上盤弱。但由于受到斷層錯動的影響，斷層上下兩盤前后10m的范圍煤體破碎，掘進中頂煤的控制難度較大；另外受斷層影響煤巖轉(zhuǎn)換且為上山施工的地帶，隨掘出新空間頂板受撓動時易出現(xiàn)板炮，傳遞到煤層時即為煤炮，此煤炮的震動，極易將過斷層段前上方的頂煤震冒落，故在掘進中要引起高度重視。自斷層面向前0～20m范圍內(nèi)煤巖掘進過程中，必須在施工中加強防沖管理，加強頂板控制，加強放炮管理控制（不能放大炮），防止煤頂抽冒。

3 沖擊監(jiān)測預警

3.1 電磁輻射監(jiān)測預警

采用KBD5型電磁輻射監(jiān)測儀進行沖擊地壓危險監(jiān)測預報。每個測點監(jiān)測2min，有效監(jiān)測范圍為7～22m。實驗測定的指標為電磁輻射強度值180mV，脈沖數(shù)2700，確定3304工作面指標為電磁輻射強度值100mV，脈沖數(shù)1600。按該指標的60%執(zhí)行，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)超過臨界值（電磁輻射強度值60mV，脈沖數(shù)960），或者當電磁輻射強度值或脈沖數(shù)出現(xiàn)異常變化趨勢，則認為該區(qū)域存在沖擊危險。

采用電磁輻射監(jiān)測儀監(jiān)測比較方便快捷，人員勞動強度低。缺點是監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差大，受外界電器設(shè)備和電纜等干擾嚴重，需要使用鉆屑法進一步檢驗。

3.2 鉆屑法監(jiān)測預警

鉆屑法檢測準確性較高，每米鉆屑量和施工過程中的動力效應均能有效反映煤體應力集中程度和沖擊危險性程度，以便及時采取卸壓解危措施，且不受外界因素的干擾。對預計的危險區(qū)域采用鉆屑法進行危險性監(jiān)測和預報。孔徑42mm，孔深10m，間距5m。

采用Φ42mm的麻花鉆頭，測定3304工作面臨界煤粉量為3.96kg/m，如果鉆屑量超過臨界值或者在打鉆過程中有卡鉆、吸鉆、煤炮等動力現(xiàn)象，表明有沖擊危險。

4 沖擊危險解危措施

4.1 迎頭或幫部卸壓爆破

采用深孔爆破的方式進行超前松動爆破，以改變煤體結(jié)構(gòu)，消除或減緩形成沖擊危險的條件。對于應力集中程度特別高的區(qū)域，特別是在應力異常區(qū)，往往出現(xiàn)應力二次集聚現(xiàn)象，需要反復采取檢驗、爆破卸壓，直至解除危險。

在電磁輻射和鉆屑法檢測出沖擊危險后，直接利用鉆屑法檢驗孔加深并裝藥實施爆破卸壓，直至解除沖擊危險為止。

4.2 煤巷大鉆孔卸壓

在施工中，隨著掘進進行電磁輻射監(jiān)測和鉆屑法監(jiān)測，當電磁輻射監(jiān)測其強度沒有達到臨危值的60%（電磁輻射強度125mV），但煤炮動力顯現(xiàn)較為明顯，經(jīng)鉆屑鑒定其值又不超標時，為預防沖擊，要采取打大孔卸壓的防沖措施，在形成了卸壓保護帶的前方繼續(xù)掘進。

5 解危措施效果檢驗

3304運輸順槽掘進迎頭揭露DF34斷層后，及時有效地實施了卸壓爆破等解危措施，使得掘進迎頭應力集中程度減小，有效降低了掘進迎頭的沖擊危險性，安全通過DF34斷層。自從2014年5月至2014年6月16日完成3304運輸順槽的防沖解危工作后，震動次數(shù)和能量明顯呈下降趨勢，如圖1所示。

圖1 單日震動能量與次數(shù)的變化

6 結(jié)論

（1）從理論上分析3304工作面運輸順槽過DF34斷層可能發(fā)生沖擊危險的程度，確定斷層面向前0～20m范圍內(nèi)煤巖掘進過程中具有發(fā)生動力現(xiàn)象的條件。

（2采用電磁輻射和鉆屑法共同對順槽掘進過程中沖擊危險進行監(jiān)測，避免了單一監(jiān)測的缺陷，提高了沖擊危險預警準確率。

（3）采用爆破卸壓和鉆孔卸壓相結(jié)合的方式進行解危。解危后，每日震動次數(shù)和能量明顯減少，有效降低了掘進迎頭的沖擊危險性，安全通過DF34斷層。