新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施與方法

范士福

（山東新巨龍能源有限責任公司 ，山東 菏澤 274918）

0 引 言

新巨龍煤礦位于山東省巨野縣龍固鎮，現開采3層煤，地面標高為＋43.91，井下標高為-830.8～-797.5m，為形成2305N采煤工作面生產系統，掘進2305N下平巷。2305N下平巷北段位于-810水平二采區北翼，巷道標高-830.8～-797.5m，平均埋深在857.15m，巷道埋深較大；2305N下平巷北段位于2304N下平巷以東，-980延深輔二下山以北，西為2304N下平巷，北為2305N工作面。該巷道布置在3煤中，3煤厚9.27m，巖性為炭質泥巖，3煤層屬穩定煤層，結構簡單。煤層走向為343°-18°，傾向為73°-108°，傾角1-8°。經3煤煤巖樣鑒定，3煤及頂板巖層具有沖擊傾向性；本施工巷道分為2個高度危險區、2個一般危險區。

1 掘進施工防沖安全措施

為防止掘進過程中發生沖擊地壓，對掘進迎頭短壁煤層注水，弱化煤體強度。注水孔設計：迎頭全煤時，在掘進迎頭均勻布置6個鉆孔，第一排自頂板以下1m，左幫1m開始布置，間距1m，第二排孔與第一排孔排距1m進行布置，平行巷道走向，鉆孔深度不小于1.2m。封孔方法：采用6個短壁封孔注水器封孔。鉆孔工序：每個循環支設完迎頭臨時支護后，打煤層注水孔與永久支護平行作業，成孔后即刻接通注水管進行注水，注水時間不得低于30min，若采用小循環施工，一次注水切割兩個循環。注水管必須是專用的管路，只能在分水器上接出，不得與其他用水管路混用。采用防塵管路補水，保持注水煤體濕潤不失水，保證注水效果。

2 監測預報措施

2.1 動壓信息收集

三班各配備1名兼職信息記錄員，填寫動壓顯現記錄表，及時準確詳細記錄迎頭動壓顯現，對事件發生的時間、區域、強度、次數、巷道支護破壞情況，巷道圍巖變化情況等生產工序進行記錄與描述，經現場班長、安監員簽字后每班上井后交至防沖監控中心，由監控中心人員進行分析，夜班需在5：30分前向防沖監控中心（88701、88712）匯報。出現大能量微震事件(強烈震頂)，斷錨桿、斷錨索，瞬時幫突底鼓等強烈礦壓顯現，要即時匯報沖擊地壓監控中心（88701、88712）。

2.2 礦壓觀測

1）頂板離層觀測。離層儀間距不大于60m，安設時距離迎頭不大于15m，斷層前后15m范圍內各安設1個離層儀，在巷道拐點、三岔門處均需安設離層儀。施工接近斷層動壓顯現強烈時，加密安設頂板離層儀，離層儀初設讀數應在10～20mm之間。

2）表面位移觀測。巷道每隔60m設一組表面位移測站，安設距迎頭不大于5m，與離層儀測站間隔30m錯位布置，配合頂板離層儀設點觀測，采用十字測量法觀測。表面位移各基點要安設在同一斷面，基點錨桿垂直于巷道幫部和頂板，錨桿外露不大于50mm并涂紅漆，扎帶標記，嚴禁挪做他用。

三岔口表面位移設置：位于三岔門各巷道出口2m處分別設置一個表面位移觀測站，并在三岔門中央設置頂底板移近量觀測站一組。所有離層指示儀、表面位移測站必須掛牌板管理，現場建立觀測臺賬，牌板必須在人行道側巷幫吊掛平直一條線。每天防塵時，對離層儀表面進行沖刷，確保其清潔，便于讀數。離層指示儀讀數時，要統一讀取刻度環內測數值。迎頭50m范圍內離層指示儀、表面位移測站必須由技術員每天觀測，并將觀測記錄填寫至牌板。迎頭50m以外測站觀測頻率為每周一次。所有離層指示儀、表面位移測站損壞、被遮擋無法觀測時，需及時進行補打，觀測數據時將原變量進行累加。

2.3 煤粉監測

使用風煤鉆或騰馬FLV型手持式氣動鉆機或ZQSJ-140/4.3手持式卸壓鉆機（配專用鉆套）、配φ42mm專用煤粉監測鉆頭2個、φ40mm套節麻花鉆桿25根、彈簧秤（10kg）2個及孔深量具（20m長）進行施工。發現煤粉監測異常時，需卸壓施工，施工完畢后，再次進行煤粉檢校，檢測合格后，恢復生產。

1）每天檢修班對掘進工作面施工6個煤粉監測孔，其中迎頭2個，孔間距1.0m，迎頭后兩幫10 m范圍內施工2個，孔間距5m，距原煤粉監測孔不得小于1m。每周一檢修班，對迎頭后兩幫20m～50m增加8個煤粉監測孔，間距10m（距原煤粉監測孔不得小于1m）。

2）煤粉監測孔φ42mm、孔深15m。煤粉孔垂直于煤壁布置，且平行于煤層平面。孔口距煤層底板1.5m，允許范圍±0.3m。遇夾矸等現場條件影響適當調節孔口高度。現場鉆孔施工角度不當遇巖石必須重新施工，并做好詳細記錄。

3）煤粉監測過程中詳細記錄煤粉量、動力效應等。煤粉監測記錄表必須現場填寫齊全、監測及班組長、安監人員簽字。監測工作量必須填寫在現場防沖記錄本上并必須掛牌管理。當檢測實際煤粉量達到或超過極限（危險）煤粉量；顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實際煤粉量30%；檢測過程中出現孔內沖擊、卡鉆、煤炮等強烈動力效應，確定煤體存在沖擊危險，立即采取卸壓解危措施。并以該監測孔為基點向兩側施工監測孔，間距不得大于5m，監測孔施工數量直至煤粉指標正常，確定高應力集中區和卸壓解施工范圍。

4）煤粉監測指標超限或動力效應強烈時，對高應力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓鉆施工后，必須進行煤粉檢校，確認沖擊危險解除后方可生產。

5）三煤煤粉量參考指標及動力效應：監測孔深度第1～3m時，極限煤粉量為2.7kg；監測孔深度第4～5m時，極限煤粉量為3.2kg；監測孔深度第6～10m時，極限煤粉量為6.3kg；監測孔深度第11m時，極限煤粉量為7.7kg；監測孔深度第12～15m時，極限煤粉量為9.2kg；

6）煤粉監測施工過程中，現場遇煤體潮濕或出水等特殊條件，采用φ42mm小直徑鉆孔無法正常鉆進至設計孔深時，改用電磁輻射監測或采用ZQSJ-140手持式卸壓鉆機，配φ76mm專用麻花鉆桿及φ89mm鉆頭繼續施工監測孔，直到施工至設計孔深。使用電磁輻射監測時每3天監測一次，同時加強動力現象監測。監測時，在迎頭上、中、下各設置一個測點，在迎頭后100m范圍內左右幫每間隔10m設置一個測點，檢修期間開展電磁輻射監測。監測時接收天線垂直于巷道煤壁，距電纜間距不小于1m。觀測人員距離接收天線不小于0.3m。巷道為全巖時不再進行電磁輻射。當實測數據電磁輻射強度超過64mv(參考臨界值)或脈沖數超過1000Hz時，認定煤體存在應力集中，當動力強烈、煤炮頻繁、煤粉指標超限時，迎頭升級為高度危險區，現場停止作業，按高度危險區管理。按高度危險區管理規范組織卸壓解危施工，經卸壓效果檢校，沖擊危險解除后方可生產。

7）迎頭后50m內必須懸掛煤粉監測牌板，與鉆孔對應懸掛。

3 卸壓解危措施

3.1 迎頭及幫部卸壓措施

1）一般危險區。煤粉監測指標正常，現場無動力現象，評價為無沖擊危險，正常組織生產。煤粉監測指標正常，現場存在應力釋放現象，由專業組織對巷道進行沖擊危險鑒定，必要時采取超前預卸壓。煤粉監測指標正常，現場動力現象強烈，板炮頻繁，巷道危險級別升級為中等。除正常煤粉監測外，迎頭施工2個超前卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于Φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m，并確保超前保護帶不低于10m。煤粉監測指標超限，動力現象強烈，現場停止作業，進行高強度卸壓解危處理。對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于Φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對迎頭后兩幫5m范圍內各施工一個卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于Φ120mm，鉆孔深度不小于15m。經煤粉監測檢驗，沖擊危險消除后，方可組織生產。并保持超前卸壓保護帶不低于10m。

2）高度危險區。迎頭施工2個超前卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m，并確保超前保護帶不低于10m。煤粉監測指標正常，現場動力現象強烈，板炮頻繁，對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對迎頭后實體幫5m范圍內各施工一個卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，鉆孔深度不小于15m。煤粉監測指標超限，動力現象強烈，現場停止作業，進行高強度卸壓解危處理。對迎頭施工至少三個卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對迎頭后實體幫5m范圍內各施工一個卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，鉆孔深度不小于15m。經煤粉監測檢驗，消除沖擊危險后，方可組織生產。并保持超前卸壓保護帶不低于10m。

3.2 特殊情況下卸壓解危措施

出現以下特殊情況，必須停止掘進，撤人到安全地點后，加強監測，對高應力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓施工后，必須進行煤粉檢校，確認沖擊危險解除后方可生產。

當檢測實際煤粉量達到或超過極限（危險）煤粉量；顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實際煤粉量30%；檢測過程中出現孔內沖擊、卡鉆、煤炮等強烈動力效應；掘進期間打錨桿孔時出現卡鉆、頂鉆、小沖擊現象；掘進時附近頂板內、兩幫內或迎頭前方連續出現煤炮或小沖擊現象；有較大的煤層突出，煤壁突然外臌；出現煤壁有連續聲響、煤炮聲不斷、突然退錨、圍巖活動明顯加劇等現象時。幫部卸壓鉆孔距底板不小于1.2m，仰角8～10°（具體需參考煤層傾角），施工完成后孔口及時聯網。

3.3 底煤處理措施

1）施工參數及方法。底煤厚度探測采用煤粉釬具沿巷道走向每間隔10m施工1個探測孔，孔深施工至底板巖石，詳細記錄底煤厚度與導線點對應位置，繪制電子版地質剖面圖，巷道施工完成后報防沖專業和沖擊地壓監控中心存檔，并于每天防沖例會匯報。由防沖例會分析確定對底煤厚度大于0.5m，走向長大于5m的巷道區段進行注水處理。施工完成經安監人員和現場跟班驗收后，詳細填寫在臺賬和現場動壓顯現記錄本上。

2）施工鉆具。采用手持鉆機（ZQSJ-140/4.3）配φ76mm麻花鉆桿、φ89mm專用鉆頭施工底煤注水鉆孔，注水孔緊跟下分層。

3）鉆孔參數。當底煤厚度超過0.5m時，在巷道兩底角高于底板0.2m斜向下45°布置2排鉆孔，間距1.0m，孔徑Ф89mm，鉆孔垂直于煤層，孔深至底板巖石，施工完鉆孔后及時下直徑不小于75mm套管注水軟化底板，鉆孔采用靜壓注水自然滲透煤體，注水時間不少于24h；使用專用塑料封孔蓋封孔，外露在10～20mm之間。當底煤厚度大于2m時，幫部底煤注水孔間距縮小為0.8m，并且每個橫斷面以巷中為中心、孔間距1m，向前方傾斜與底板成45°布置三個底煤孔（受現場條件限制時，可適當調整角度），斷面間距4.8m，鉆孔直徑不小于89mm，鉆至底板巖層，該孔一次性注水，不再下套管，使用編織袋封孔后與巷道底板整平。

4 個體防護措施

4.1 人員自身防護措施

嚴禁摘掉安全帽；不得坐在巷道底板或物料上休息；不得在以下地點逗留：①巷道高度不夠處；②人行道安全間隙不夠處；③錨桿失錨或其它支護薄弱地點；④錨索正下方；⑤設備或物料附近；⑥靠近鐵質管路處；⑦嚴禁在卸壓孔口處逗留；⑧每名下井人員必須熟悉作業規程規定的避災路線；⑨下井人員必須熟悉沖擊地壓發生的征兆及應急措施，發現異常立即撤出至安全地點。

4.2 物料與設備固定管理

1）施工區域內的電纜、管線要懸掛固定牢靠。

2）將巷道內雜物清理干凈，保持退路暢通；備用材料要存放在距工作面150m以外的范圍內；必須存放的剛性材料，設備、管路、物品應采取固定措施。需固定的材料采用40T鏈子拴好生根，長度不得超過9環。鏈環使用螺栓連接，不得使用開口環。拴在巷道底角錨桿上不能有余鏈，不能有開口環。長物料不少于2道固定點，超過2500mm的物料，必須使用3道固定點。高物料除底部固定外，中上部必須增加一道固定點。迎頭50m范圍內使用膠質軟管；工器具放置距迎頭50m以外。

3）施工物料放在巷道底板底腳處，且碼放整齊；鉆具、鉆桿等工具不得懸掛、斜立在幫部。迎頭臨時物料必須采取固定措施。短小物料與機具必須入箱集中固定管理(進入迎頭所有能飛起傷人物體，不在員工手中拿著，就必須固定)。所有物料使用封閉式防沖專用架進行固定，封閉穿錨桿外漏不超1絲。三聯輥需在中間節兩端使用40T鏈子固定，油桶、潛水泵使用扁鐵加工專用卡子固定。

4）防沖固定范圍內的所有錨桿、錨索鐵絲固定到頂板或兩幫網上；鐵絲纏繞錨桿頭至少2圈，鐵絲兩側與網連接要緊密，不得有余量；出現銹蝕的及時更換。

4.3 防沖限員管理規定

高度危險區的掘進工作面,綜掘機切割期間，迎頭后150m范圍內，施工作業人數不得超過4人；劃分為一般危險區和中度危險區的掘進工作面，綜掘機切割期間，迎頭后50m范圍內，施工作業人數不得超過4人，50～150m范圍內施工作業人數不得超過5人，站崗時必須避開底煤區域。

4.4 交接班制度

掘進工作面交接班應以避免人員集中為原則。迎頭割煤時間小于1.0h，交接班位置距迎頭不得低于150m，迎頭150m范圍內現場工作交接由班組長、驗收員組織。

4.5 防沖監測及卸壓機具配置

煤粉監測配ZQS-50/1.6S風煤鉆配專用φ40mm套接麻花鉆桿25根、φ42mm鉆頭2個、彈簧秤（10kg）、孔深量具；卸壓施工配ZQSJ-140/4.3手持式鉆機1臺、φ89mm鉆頭2個、φ125mm鉆頭2個、φ76mm專用釬30根、孔深量具等。

5 結 論

本文對新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施進行了研究。從掘進施工防沖安全措施、監測預報措施、卸壓解危措施以及個體防護措施等方面進行了詳細分析。其中，監測預報措施主要包括動壓信息收集、礦壓觀測、煤粉監測；卸壓解危措施主要包括迎頭及幫部卸壓措施、特殊情況下卸壓解危措施和底煤處理措施；個體防護措施主要包括人員自身防護措施、物料與設備固定管理、防沖限員管理規定、交接班制度和防沖監測及卸壓機具配置。