采煤工作面過地質構造帶期間沖擊地壓防治技術研究

李祖佶

（山西汾西宜興煤業有限責任公司，山西 孝義 032300）

隨采深增加沖擊地壓對礦井生產影響更為顯著，特別是中東部的山東、河南等煤炭生產區，沖擊地壓影響更為突出[1]。眾多的研究學者對沖擊地壓預測預警、發生機理以及防治技術等展開研究，并取得較為豐碩的研究成果[2]。眾多的研究成果表明，當井下采掘作業面回采推進過地質構造時更容易發生沖擊地壓，主要原因是構造應力、采動應力等疊加以及開采擾動導致[3-6]。文中以11306 綜采工作面過斷層構造為工程實例，對采取的沖擊地壓預警以及防治措施進行闡述，現場應用后實現了采面安全回采。

1 工程概況

山西某礦11306 綜采工作面受到區域地質構造影響布置不規則，采面東側、西側分別為11308 采空區以及井田邊界煤柱，南側、北側分別為實體煤以及采空區。11306 綜采工作面開采的11 號煤層賦存穩定，煤層傾角介于7°～18°（平均10°），厚度平均4.2 m，煤體中部夾雜有2～4 層矸石，矸石總厚度為300～900 mm，煤質為氣肥煤。

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11306 綜采工作面設計推進長度690 m，分三段開采，采面斜長分別為190 m、220 m 以及235 m。根據回采巷道揭露巖層情況并結合現有的地質資料顯示，11306 綜采工作面回采范圍內發育有多個斷層，其中DF11（H=2.5～4.3 m，136°∠59°）、DF13（H=0.9～5.1 m，163°∠63°）對采面回采影響較為明顯。

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2 采面沖擊地壓危險性分析

3）斷層影響。在11306 綜采工作面開采范圍內存在有多個斷層，其中DF11、DF13 對采面回采有較大影響。在斷層影響范圍內構造應力集中程度較為明顯，從而在為沖擊地壓發生創造了一定條件。

在11306 綜采工作面安裝微震監測系統對區域微震發生情況進行監測。距離在采面運輸巷、回風巷分別布置2 個、3 個監測探頭，監測探頭間距350～500 m。根據微震監測結果以及相關預警指標對沖擊地壓進行預警。

1）11 號煤層頂板巖層堅硬。11 號煤層覆巖中存在有堅硬的灰巖，與煤層垂直距離約為230 m，該層堅硬灰巖厚度平均達到225 m。11 號煤層開采形成大面積采空區，頂板堅硬灰巖形成懸頂并集聚大量的彈性能。頂板集聚的彈性能釋放后會導致采面大面積來壓嚴重時出現嚴重的沖擊地壓問題。

在11306 綜采工作面過地質構造期間沖擊地壓危險性會顯著增加。為此，綜合分析礦壓、回采巷道圍巖應力、微震、鉆屑等指標可對沖擊地壓進行預警。

4）采面設計不規則。11306 綜采工作面受到區域地質構造影響布置不規則，在采面不規則區域內更容易出現應力集中，從而增加沖擊地壓發生率。

在采面回采巷道內安裝KJ21 應力監測系統，對圍巖應力進行實時監測。根據采面開采以及地質構造情況，將壓力傳感器安裝在回采巷道采面幫側，兩個壓力傳感器為一組，組間間距為25～30 m。在回采巷道采面幫距離巷道底板1.5 m 位置施工兩個鉆孔，孔徑均為42 mm，孔深分別為7 m、14 m。根據圍巖應力監測結果對沖擊地壓進行預警，具體依據的預警指標見表1 所示。

當鉆孔在1～7 m 范圍內鉆進時排出的鉆屑量超過2.4 kg/m、在8～15 m 范圍鉆進時排出的鉆屑量超過4.0 kg/m 時，或者鉆孔在鉆進過程中出現吸鉆、卡鉆、異響等動力顯現時，即可判定該區域存在沖擊地壓危險性。

3 采面過構造期間沖擊地壓預警技術

根據項目示范區產權的劃分和石首市項目區實際情況，從水庫取水，灌溉方式為自流灌溉的末級渠系供水費用由管理費用、配水人員勞務費用和運行維護費用三部分構成。提水灌溉的區域，由于泵站為小型泵站，且產權歸農民用水者協會所有，農民用水者協會負責運行成本和維修，因此，提水灌溉區域末級渠系供水費用由管理費用、配水人員勞務費用、運行維護費用及水泵運行成本四部分構成。

3.1 礦壓監測

通過監測頂板離層情況、回采巷道圍巖變形情況分析礦壓顯現規律，進而實現沖擊地壓預測。在回采巷道內每隔50 m 安裝一個頂板離層儀，當監測到頂板離層量超過60 mm 時即使用必要的支護措施控制頂板離層；每間隔100 m 布置一測站對圍巖變形量進行監測，同時在地質構造影響區內加密測點，當圍巖變形量累積超過500 mm 時應進行必要的巷道修整以及補強支護。

3.2 應力在線監測

采面在回采斷層地質構造期間更容易發生沖擊地壓，從而給煤炭安全回采帶來威脅。因此，需要采取各種措施對過地質構造期間沖擊地壓進行監測預警，并依據預警結果針對性提出防治措施。

3.3 微震監測

2）采面埋深大。11306 綜采工作面開采深度平均超過620 m，同時受到鄰近的采空區影響，采面煤巖體中應力出現不同程度集中，同時應力集中分布不均衡。

3.4 鉆屑指標監測

通過不同孔深鉆屑量即可掌握采面回采過地質構造過程中圍巖應力集中程度以及鄰近采空區側向應力集中程度。根據礦井生產經驗并借鑒鄰近礦井施工方案，在回采過地質構造期間將鉆孔孔深設計為15 m，鉆孔孔徑為42 mm，開孔位于底板上方1.0～1.2 m 位置。

4.電器以及導體的動穩定、熱穩定和電器的短路開斷電流，應該按照三相短路進行驗算。一般用熔斷器進行保護的電壓互感器回路，對動穩定以及熱穩定情況可以不進行驗算。對斷路器的斷流能力進行校核時，采用的校核條件應該是斷路器實際開斷時間的短路電流。

添加可可堿的發酵液與未添加咖啡堿對照組發酵液中剩余葡萄糖含量的變化趨勢一致，相比之下，添加可可堿的發酵液中葡萄糖的含量下降的更為明顯，說明有可可堿的存在可能對刺激菌體的生長繁殖存在積極作用，從而加速冠突散囊菌對發酵液中葡萄糖的消耗；二組發酵液總蛋白質含量均隨著時間的增加而逐漸升高，而又分別在發酵第8、9 d相繼開始下降，一方面冠突散囊菌在發酵培養過程中胞外酶的分泌和積累，另一方面，也可能是由于菌體自溶導致胞內蛋白等大分子物質快速降解。

4 沖擊地壓防治措施

4.1 靜態區卸壓措施

在采面回采之前即對沖擊地壓危險性區域進行卸壓，超前卸壓范圍超過200 m，并嚴格依據《11306綜采工作面沖擊地壓危險性評價報告》中給定的技術方案實施。具體施工的卸壓鉆孔技術方案：在弱沖擊地壓區域內，距離底板1.5 m 位置施工卸壓鉆孔，鉆孔孔深在20 m、鉆孔孔徑均為110 mm，間距2.0 m，鉆孔垂直巷道壁施工；在強沖擊地壓區內，在距離巷道底板1.5m 位置施工卸壓鉆孔，鉆孔孔深25 m、孔徑110 mm，間距為1.0 m。

4.2 動態區域卸壓出措施

在采面回采過程中當發現某區域存在沖擊地壓危險性時，即可進行卸壓。具體布置的卸壓鉆孔技術參數為：鉆孔孔深均為10.0 m、孔徑110.0 mm、間距1.0 m，鉆孔均垂直巷道壁施工。具體施工時由低應力區向高應力區進行，在地質構造影響帶范圍內即從影響帶邊緣向影響帶中部施工。

4.3 沖擊地壓治理效果分析

在采面過地質構造期間采用上述綜合卸壓技術措施后，采用微震監測技術對開采過程中產生的微震能量、微震頻次進行監測。在2020.5.20～2020.6.8號期間采面回采過DF11，在過該斷層期間微震釋放總能量為129 kJ，發生頻次為42 個。在采面采區沖擊地壓防治措施后，微震總能量得以降低、頻次有所增加。在采面采用綜合沖擊地壓治理措施后，有效減低了工作面回采過地質構造期間沖擊地壓風險，取得較好沖擊地壓治理效果。

5 結語

11306 綜采工作面受到開采的煤層埋深深、頂板巖層堅硬、采面不規則、地質構造等因素綜合作用下容易發生沖擊地壓，從而給工作面回采安全帶來一定威脅。特別是采面過DF11、DF13 構造期間，圍巖中構造應力集中程度更為顯著，沖擊地壓風險更高。為此，提出綜合使用礦壓監測、圍巖應力監測、微震監測以及鉆屑量監測等方式對沖擊地壓預警，并綜合靜態區、動態區卸壓措施防治沖擊地壓。在11306 綜采工作面現場應用后，采面過地質構造期間未出現沖擊地壓征兆，可在一定程度上提高采面生產安全保障能力。