傾斜煤層小煤柱沿空掘進災害防控技術(shù)

王 浩

（兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦，新疆 昌吉 831100）

1 概 況

硫磺溝煤礦煤層平均傾角為25°，早期（4-5）04 工作面軌道順槽采用的煤柱尺寸同樣為40 m，極易造成應力集中，下覆煤層開采時，受應力的影響，巷道圍巖出現(xiàn)塑性滑移，巷道變形嚴重，影響現(xiàn)場安全生產(chǎn)。未解決相關(guān)次生隱患，（4-5）06 工作面軌道順槽采用7 m 小煤柱布置，結(jié)合現(xiàn)場實際，優(yōu)化掘進期間的災害治理，實現(xiàn)了安全高效掘進。

2 治理方案

2.1 合理煤柱寬度

目前主要有經(jīng)驗法、理論計算法、數(shù)值模擬法、現(xiàn)場實測4 種方法。根據(jù)礦井煤層開采技術(shù)條件，采用理論計算法和現(xiàn)場實測法研究采空區(qū)側(cè)向支撐壓力分布、采空區(qū)上覆巖層運動情況等因素確定掘進巷道位置。通過建立傾斜煤層采空區(qū)側(cè)向支承壓力計算理論模型，計算得到采空區(qū)煤體側(cè)向支承壓力分布曲線，如圖1 所示。從圖中得出，采空區(qū)外側(cè)煤體側(cè)向支承壓力峰值位置、距采空區(qū)低應力區(qū)范圍、距采空區(qū)支承壓力影響區(qū)域、距采空區(qū)原巖應力區(qū)域。依據(jù)煤體中的垂直應力大于煤體單軸抗壓強度的2 倍確定強沖擊危險判斷線，進而確定距采空區(qū)強沖擊危險區(qū)范圍，在此范圍內(nèi)不能布置采掘工程。根據(jù)理論計算結(jié)果可知，合理的沿空巷道位置應布置在采空區(qū)側(cè)向低應力區(qū)內(nèi)。

圖1 應力分布圖

2.2 巷道層位“上底下頂”

回采巷道沿空側(cè)受臨近工作面采空區(qū)側(cè)向支撐壓力影響，圍巖變形會較為嚴重。掘進巷道形成后，掘進活動對臨近采空區(qū)上覆巖層進行二次擾動，采空區(qū)頂板繼續(xù)回轉(zhuǎn)，造成采空區(qū)側(cè)向支撐壓力向煤層深部傾向方向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中導致臨近工作面回采準備巷道頂板下沉、兩幫位移、底板鼓起等現(xiàn)象較為明顯，尤其傾斜厚煤層，較水平煤層等尤為明顯；因此，在確定回采巷道平面布置位置的情況下，將順槽施工層位與災害防控、回采工藝、煤層傾角等充分結(jié)合，相鄰上個回采工作面皮帶順槽布置在煤層頂板，采取下幫沿煤層頂板、上幫留頂煤方式掘進。下階段回采工作面相鄰軌道順槽布置在煤層底板中，按照上幫破底、下幫沿煤層底板掘進，形成“上底下頂”巷道布置形式.

圖2 巷道層位布置

2.3 沖擊地壓防控

1）根據(jù)工作面沖擊地壓危險性的多因素耦合評價，主要從工作面煤巖結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造等因素單獨求出應力分布曲線，對各個影響因素下的應力進行疊加，最后根據(jù)沖擊地壓危險性的多因素耦合評價危險程度劃分軌道順槽是強沖擊危險區(qū)。

2）“強卸壓”。受留設(shè)小煤柱后，巷道布置在應力較低區(qū)域,對沖擊地壓災害治理起到了積極作用。同時，將底板布置在巖層中，則避免了底煤應力集中發(fā)生沖擊事故的可能。在該種巷道布置情況下，僅需對沿空巷迎頭及回采側(cè)進行局部卸壓。工作面迎頭施工卸壓鉆孔，鉆孔長度25 m 不少于2 組。當鉆孔施工期間動力現(xiàn)象明顯時，繼續(xù)施工至動力現(xiàn)象消除。每掘進15 m 為1 個卸壓循環(huán)，保證迎頭卸壓保護帶長度不小于10 m。下幫部鉆孔間距3 m，孔深15 m，垂直于巷幫沿煤層傾角施工。為充分加強工作面卸壓效果，隨掘進在迎頭后方50 m 范圍巷道下幫加補1 個大孔徑卸壓鉆孔。

采空區(qū)內(nèi)留有大量積水，會沿小煤柱形成大量裂隙補給沿空巷，造成沿空巷積水甚至發(fā)生突水等事故，“上底下頂”布置，裂隙相對減少。利用理論分析、現(xiàn)場觀測的手段，通過采空區(qū)巷道底板標高對比、頂板覆巖巖性及含水情況分析出采空區(qū)積水位置、積水量及與沿空掘巷對比關(guān)系等積水參數(shù)。運用鉆孔放射法與圈定法相結(jié)合的探水方法，得到沿空掘巷鄰近采空區(qū)水量分布特征。對采空區(qū)大面積積水超前進行探放，選用合理的鉆孔施工點、孔徑、間距、施工量等參數(shù)，并開展連續(xù)現(xiàn)場觀測分析。不影響掘進安全的小面積積水可以在沿空巷后方進行疏放，形成適合于傾斜高瓦斯沿空掘巷鄰近采空區(qū)防治水方法。

2）防治自然發(fā)火。采空區(qū)側(cè)向支撐壓力與掘進支撐壓力疊加作用在小煤柱段，使區(qū)段小煤柱變形、位移等現(xiàn)象將較為嚴重。漏風通道為采空區(qū)內(nèi)遺煤及松散煤柱煤體氧化自燃提供了良好的供氧環(huán)境，且散熱條件差，為煤自燃提供了較好的蓄熱環(huán)境，易出現(xiàn)自然發(fā)火。“上頂下底”的巷道布置方式，增大采空區(qū)巷道底板與準備工作面沿空巷的高差, 從源頭減少小煤柱松散煤體及供氧條件。掘進期間巷道開口50 m 范圍內(nèi)隨工作面掘進對沿空側(cè)煤柱及巷道頂板進行噴漿處理，針對煤柱壓裂、破碎區(qū)域、斷層區(qū)域、滲水區(qū)域及前后10 m 范圍內(nèi)煤柱進行噴漿處理，厚度均不低于200 mm。隨工作面掘進及時連接鋪設(shè)兩路防滅火注漿、注氮管路形成防滅火系統(tǒng)，使用防滅火注漿裝置超前對隱患點壓注防滅火材料。如發(fā)現(xiàn)密閉負壓或自然發(fā)火安全隱患時，及時通過密閉外預留措施管或打設(shè)鉆孔采取注氮注漿措施。

圖3 卸壓孔布置圖

2.4 加強通防技術(shù)管理

留設(shè)小煤柱對于瓦斯災害治理難度相對較大。由于煤層為傾斜煤層，工作面開采結(jié)束后，上覆頂板載荷向深部進行轉(zhuǎn)移，臨近采空區(qū)煤體處于塑性變形區(qū)域，均較為疏松，煤體裂隙大，進而形成了瓦斯的滲透通道以及漏風通道。

調(diào)研期間，共召開13次座談會，聽取政府有關(guān)部門、工青婦等群團組織、鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民政府（街道辦事處）、村（居）民委員會和部分企業(yè)、學校、醫(yī)院以及21位人大代表、律師等方面對法規(guī)草案的修改意見和建議，并到高新技術(shù)企業(yè)、研究設(shè)計院所、育種基地和精神衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)實地考察，詳細了解新舊動能轉(zhuǎn)換、種子生產(chǎn)經(jīng)營和精神障礙診斷治療等情況。

4）“強支護”。合理的錨桿支護既能保證錨桿具有較高的錨固力，錨固后小煤柱具有一定承載能力，與實體煤幫共同承載，又有利于小煤柱自身穩(wěn)定。根據(jù)各煤層頂?shù)装鍘r性不同，使用大功率掘進機，選用超前機載臨時支護裝置。頂板采用φ22 mm×2 200 mm 的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×800 mm；幫部采用φ22 mm×2 200 mm 全螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×800 mm。頂板布置3 排φ22 mm×7 300 mm 錨索，間排距2 100 mm×1 600 mm，并在右頂加密使排距為800 mm。頂板選用GDⅡ280/3“W”型鋼帶、兩幫選用φ10 mm 鋼筋焊接梯加強支護。針對沖擊類型表現(xiàn)形式，錨桿螺母下設(shè)置減摩墊圈和球形墊圈及托盤下加裝金屬墊板, 重點加強頂板、兩幫肩部支護。局部頂板破碎、下沉地段、地質(zhì)構(gòu)造等區(qū)域采用加密錨索、架棚等復合支護。

學生的分層不是一成不變的，教師可以根據(jù)初次考試對學生進行預分層，再通過實際教學過程中對學生的了解不斷調(diào)整分層。為了保證分層的合理化，教師不僅僅要了解學生現(xiàn)階段的實際英語水平，還要了解學生的個性特點，比如說，學生的語言學習能力、學生英語學習的積極性以及學生在小學階段的英語學習狀況，從而對學生未來的英語成績走向有一個相對正確的預估。

1）均壓防老空區(qū)瓦斯涌出。臨近工作面老采空區(qū)內(nèi)積存大量瓦斯，在準備工作面沿空巷掘進期間，如因壓力顯現(xiàn)出現(xiàn)煤柱壓疏、裂隙、施工的錨桿鉆孔周邊、疏放水鉆孔周邊及遇斷層變化等情況時，均容易導致準備工作面沿空巷與臨近工作面老采空區(qū)形成漏風通道，會造成瓦斯超限，引發(fā)瓦斯事故。掘進期間安裝使用局部通風機“雙風機雙電源”和“三專兩閉鎖”，實現(xiàn)對準備工作面沿空巷獨頭長距離穩(wěn)定通風增壓。同時，工作面采空區(qū)在兩順槽密閉外留設(shè)管路引至礦井總回風巷而形成負壓，配合風門、調(diào)節(jié)風窗等通風設(shè)施和管理技術(shù)手段實現(xiàn)工作面采空區(qū)均壓。加之瓦斯相對較輕，老空區(qū)內(nèi)瓦斯也會漂移到上部。切眼貫通后，工作面及時調(diào)整采用下行通風。

2.5 水害防治

3）“強監(jiān)測”。在對掘進工作面保證卸壓質(zhì)量、強度的同時，利用煤礦沖擊地壓無線監(jiān)測系統(tǒng)對工作面沖擊地壓危險程度進行實時監(jiān)測。綜合利用地音監(jiān)測、錨桿索載荷監(jiān)測以及圍巖應力變化情況監(jiān)測，多種參量耦合進行預警，綜合判斷沖擊地壓危險程度。當工作面發(fā)生沖擊地壓預警時，立即停止掘進對工作面進行卸壓，并結(jié)合鉆屑法檢測結(jié)果判斷沖擊地壓危險是否解除，根據(jù)檢測、監(jiān)測結(jié)果判定是否掘進或繼續(xù)卸壓。

3）安全監(jiān)測監(jiān)控。工作面封閉區(qū)域內(nèi)外氣體、溫度、壓差等監(jiān)測，隨時掌握其變化情況。掘進期間，在準備工作面沿空巷分別安設(shè)甲烷傳感器，設(shè)置報警濃度、斷電濃度、復電濃度，安設(shè)CO 傳感器報警濃度≥24 ×10-6，并在迎頭及回風設(shè)置瓦斯檢查點，每班 3 次檢查瓦斯、CO2、CO、O2、溫度等，及時掌握各氣體及溫度變化情況。

傾斜煤層復合災害小煤柱沿空掘巷防控法的使用有效解決了（4-5）06 工作面沖擊地壓、火、瓦斯、水等災害并存的傾斜小煤柱沿空掘巷災害防控和安全掘進問題。使復合災害得到有效協(xié)同治理，為工作面生產(chǎn)奠定安全保障；同時提高沿空掘巷掘進工作效率，也有效的避免了因留設(shè)大煤柱導致的煤炭資源浪費，提高了礦井煤炭資源回收率，并對下覆煤層開采提供了有利條件，其安全和經(jīng)濟效益可觀。

3 實際應用效果及推廣情況

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是隨著當今科學技術(shù)地不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)科技與教育領(lǐng)域相結(jié)合的一種新的教育形式。隨著移動技術(shù)的發(fā)展和智能手機、平板電腦等的普及，信息化技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各個方面。在教育領(lǐng)域中，在全國中高職院校中，教師的信息化教學能力已經(jīng)成為衡量教師教學能力的重要指標。

4 經(jīng)濟效益

傾斜煤層復合災害小煤柱沿空掘巷防控法使用后提高了煤炭資源回收率，將原設(shè)計中40 m 煤柱優(yōu)化為4～7 m 小煤柱，增加煤炭產(chǎn)量47.15 萬t，噸煤平均售價187 元，噸煤平均成本價146 元。新增銷售額：47.15×187 = 8 817.05 萬元，新增利潤：47.15×（187-146）×83%=1604.5 萬元。新增稅收：47.15×（187-146）×17%=328.64 萬元。

5 結(jié) 論

通過合理優(yōu)化和試驗，在具有沖擊地壓、火、瓦斯、水等災害并存的傾斜小煤柱沿空掘巷中，實現(xiàn)復合災害得到有效協(xié)同治理，奠定礦井生產(chǎn)安全基礎(chǔ)。礦井實現(xiàn)了沿空巷道安全高效掘進，避免了因留設(shè)大煤柱導致的煤炭資源浪費，提高煤炭資源回收率。

2）遴選的藥品不適宜。實例1：患者女性，6歲；診斷：急性扁桃體炎；處方用藥：阿莫西林克拉維酸鉀片 200 mg tid 3d、地塞米松磷酸鈉注射液5 mg qd 2d、5%葡萄糖注射液100 mL qd 2d。用藥分析：小兒急性扁桃體炎可能并發(fā)發(fā)熱等全身性感染癥狀，而地塞米松磷酸鈉注射液用于小兒極高熱，影響熱型，掩蓋了患者的真實病情，不推薦使用。

自從那夜過后，甲洛洛總是找一些借口，給米九一些打碎的罐頭，裝東西的口袋和盒子。米九很奇怪，這甲洛洛怎么突然對我這么好了，但從此，他對甲洛洛特別客氣，特別恭敬。甲洛洛也特別開心，覺得自己和米九就是同一類人，既然是同一類人，就不可能干這偷盜的勾當，剩下的就只有登子了。