“三強三限法”在強礦壓礦井中的實踐與應用

文/張拴才

（作者系甘肅華亭煤業(yè)集團山寨煤礦礦長）

隨著礦井開采深度的不斷延伸，強礦壓顯現(xiàn)已成為制約華亭煤業(yè)集團山寨煤礦安全發(fā)展的 “瓶頸”問題。為最大限度地降低強礦壓顯現(xiàn)對安全生產工作的影響，在礦壓防治工作實踐中，山寨煤礦探索和總結出了“強支護、強泄壓解危、強監(jiān)測預報，限推進度、限設備位移、限員封閉管理”的“三強三限法”，取得了很好的效果。

一、采掘工作面概況

正在回采的1104綜放工作面長度150m，距地表550m，煤層厚度為16.89～22.49m，平均厚度為18.69m，硬度 f=1～3 左右，單斜構造，沿走向有褶曲構造，傾角5°～15°。煤巷在掘工作面為11051掘進工作面，位于井田東翼，北部為1104綜放工作面，西部為集中回風下山，東部及南部無采掘活動，埋深600m左右,走向長1360m,傾斜長 150m，煤厚 5.2～17.2m，平均厚 10.2m，傾角 5°～12°。 回采和掘進工作面頂、底板特征見表1。

二、采掘工作面礦壓顯現(xiàn)特點

2011年以來，強礦壓顯現(xiàn)地點主要集中在1104綜采工作面和11051綜掘工作面，先后發(fā)生嚴重的破壞性強礦壓顯現(xiàn)共計21次，累計破壞巷道2186米 （重復性破壞較多）。礦壓顯現(xiàn)特點如下：

1.采掘工作面強礦壓顯現(xiàn)地點集中在綜采工作面兩順槽500m范圍和掘進工作面向外300m范圍。

2.在褶曲構造的軸部礦壓顯現(xiàn)較集中，并且重復發(fā)生礦壓顯現(xiàn)。

3.發(fā)生強礦壓顯現(xiàn)時巷道破壞范圍較大，破壞形式以頂?shù)装迤茐木佣啵⒔洺０殡S支護結構的損壞導致破壞性加劇，治理難度很大。

表1 煤5層頂?shù)装迩闆r

三、“三強三限法”在強礦壓防治中的應用

在礦壓防治工作實踐中，山寨煤礦總結出了“強支護、強泄壓解危、強監(jiān)測預報，限推進度、限設備位移、限員封閉管理”的“三強三限法”，取得了很好的效果。

1.強支護。在采煤工作面回風順槽50米范圍內采用單體液壓支護配合十字鉸接頂梁進行四抬棚支護，超前150米范圍采用雙棚加強支護；運輸順槽50米范圍內采用單體液壓支護配合十字鉸接頂梁進行三抬棚支護，超前100米范圍采用單抬棚支護；在掘進工作面多次改進支護參數(shù)，將錨索由原來的Φ17.78～8300mm的7根鋼絲鳥窩錨索 “三二三”布置，變更為Φ22～6500mm的19根鋼絲高強度低松弛預應力讓壓錨索 “五五五”對稱布置；將錨桿由原來的Φ20～2400mm的均讓壓錨桿，變更為Φ20～2800mm的高強度預應力讓壓錨桿；并在掘進工作面巷道頂部每掘進0.8m，施工3500mm的超前錨索3根，進行超前支護，預防頂板冒落。通過以上加強支護，采掘工作面防強礦壓沖擊效果明顯。

2.強卸壓解危。在綜放工作面兩順槽劃定的危險區(qū)域，每隔2m施工孔深 15～20m的 Φ108mm大直徑卸壓鉆孔，每隔20m施工孔深20～35m的注水孔，使用5D-2/150型煤層高壓注水泵對煤體進行高壓注水，在巷道兩幫，每隔5m施工孔深15m、裝藥量為3～5Kg的卸壓爆破孔進行多輪次強制預卸壓。在掘進工作面劃定的危險區(qū)域內，巷道兩側每隔2m施工孔深大于15m的Φ108mm大直徑卸壓鉆孔，工作面正前方施工三個孔深20～25m的Φ108mm大直徑卸壓鉆孔進行卸壓解危。通過每天的強制卸壓解危，效果十分顯著。

3.強監(jiān)測預報。利用礦井現(xiàn)有SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)、KJ110頂板動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、KBD5電磁輻射監(jiān)測和鉆屑法監(jiān)測的報表數(shù)據(jù)，結合井下采掘工作面空間動態(tài)情況、地質構造、生產現(xiàn)狀，以及已采工作面強礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，進行綜合分析，檢驗礦壓解危效果，對存在發(fā)生強礦壓危險的可能性，及時下發(fā)隱患整改通知單或不同危險程度的黃色、橙色或紅色預警單，指導礦井的礦壓防治管理工作。

4.限工作面推進度。通過近兩年監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和礦壓顯現(xiàn)情況總結，控制開采速度可以控制低能量礦震的發(fā)生次數(shù)和釋放能量，慢勻速開采能有效地減少礦震發(fā)生的次數(shù)。2011年年初山寨煤礦為減弱強礦壓顯現(xiàn)對回采工作面的危害，嚴格將工作面每月的推進度控制在50～60m左右，確保工作面勻速、均衡生產，既降低了強礦壓危害，又提高了工作面回采率。

5.限設備位移。對存放在采掘工作面危險區(qū)域的設備列車、超前支護的單體液壓支護和鉸接頂梁、排水泵、卸壓鉆機等設備和材料，必須用鐵絲或鋼筋綁扎固定在巷道的錨桿或軌道上，防止設備、材料位移掀翻傷人；對掘進工作面兩順槽的錨桿、錨索托板用鐵絲與金屬網綁扎，防止了強礦壓拉斷的錨索托板墜落傷人；對采掘工作面危險區(qū)域的巷道頂部掛設一層金屬網，以攔截壓斷的錨索錨桿托盤和沖擊出的煤塊。

6.限員封閉管理。要求所有進入采掘工作面的人員必須穿戴礦壓防震服，加強個體防護，對預報的采掘工作面危險區(qū)域，生產期間禁止所有人員進入掛牌管理的危險區(qū)域。檢查人員、礦壓辦公室監(jiān)測人員、礦壓防治隊卸壓解危作業(yè)人員、綜采隊檢修人員，必須在工作面生產班生產結束兩小時后，方可進入危險區(qū)域進行檢修和礦壓監(jiān)測解危等工作。

四、結論

山寨煤礦強礦壓防治的理論和實踐均表明：由于受強礦壓顯現(xiàn)和采動影響，工作面回采巷道和掘進巷道經常處于動壓載荷狀態(tài)，在工作面回采過程中，其上方及采空區(qū)頂板的大面積懸頂和折斷，會引起煤層和頂板的高應力集中，形成頂板煤層沖擊和頂板巖層的動力性折斷，釋放大量能量。

基于對這一問題的認識，山寨煤礦通過嚴格執(zhí)行 “三強三限法”防治措施，有效降低了強礦壓顯現(xiàn)的頻率和強度，初步建立了一套符合礦井實際的監(jiān)測、解危、防護等體系，自2011年10月份以后，基本杜絕了能量在6.00E+04J以上破壞性強礦壓顯現(xiàn)的發(fā)生，為礦井采掘工作的安全順利進行提供了保證，對保障職工生命安全、減少企業(yè)經濟損失起到了極其重要的作用，對于進一步搞好華亭礦區(qū)的強礦壓防治工作積累了經驗，具有十分重要的參考價值。