千米深井回采工作面防沖安全管理

王超+杜習(xí)成

摘要： 星村煤礦屬深井開(kāi)采，回采的3303工作面埋深為-1170～-1120m，深部沖擊危險(xiǎn)問(wèn)題突出，為避免回采工作面發(fā)生沖擊地壓事故，通過(guò)研究回采工作面沖擊地壓發(fā)生機(jī)理，提出相應(yīng)治理意見(jiàn)，保證回采工作面安全回采。工程實(shí)踐表明，該技術(shù)得到成功應(yīng)用，保證了工作面的安全回采。

Abstract： Deep Mining is applied at Xingcun Coal Mine. The depth of being mined 3303 working face is from -1170 meters to -1120 meters. The problem of preventing risk of rock burst is prominent. To avoid rock burst accidents happen at working face， relevant management advices are given to ensure the safe mining at working face through research on the occurrence mechanism of rock burst at working face. Engineering practice shows that this technology is successfully applied， and the safe mining at working face.

關(guān)鍵詞： 千米深井；回采；防沖

Key words： deep well of one kilometer；stoping；scour prevention

中圖分類(lèi)號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）11-0042-02

0 引言

星村煤礦位于曲阜市陵城鎮(zhèn)境內(nèi)，井田范圍：東起嶧山斷層，西至曲阜井田的31勘探線(xiàn)，北以F40斷層為界，南以滋陽(yáng)斷層與興隆莊井田和東灘井田相鄰，面積約32.6km2。星村煤礦自2003年建礦，2006年投產(chǎn)，同年10月達(dá)產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬(wàn)t/a，2009年核定生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a。

星村煤礦采用立井開(kāi)拓，有主、副井和西風(fēng)井3個(gè)井筒，副井進(jìn)風(fēng)兼輔助提升，主井回風(fēng)兼箕斗提升，西風(fēng)井為進(jìn)風(fēng)井，混合式通風(fēng)。礦井主采3煤層，煤層埋藏在

-600～-1800m，目前開(kāi)采在-1100m以上，屬深井開(kāi)采，煤層厚平均8.0m，現(xiàn)回采的3303工作面埋深為-1120～

-1170m，采用綜采放頂煤回采工藝。

1 沖擊地壓安全管理

1.1 沖擊地壓

沖擊地壓是以突然、急劇、猛烈的形式釋放煤巖體變性能，拋出煤巖體，造成支架損壞、片幫冒頂、巷道堵塞、傷及人員，并產(chǎn)生巨大的響聲和巖體震動(dòng)的現(xiàn)象[1]。沖擊地壓已成為巖石地下工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。為避免沖擊地壓事故的發(fā)生，3303工作面采取的主要防沖措施有：加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段，采用錨網(wǎng)帶+錨索+鋼棚支護(hù)，采取多種卸壓措施。

1.2 監(jiān)測(cè)手段

3303工作面兩順槽每隔60m安裝頂板離層儀，錨桿（索）液壓枕測(cè)承載，并設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行巷道變形觀(guān)測(cè)，觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)由專(zhuān)人進(jìn)行分析，對(duì)異常段進(jìn)行加密布點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)督；回采工作面每個(gè)支架安裝壓力表，并有在線(xiàn)傳輸，實(shí)時(shí)觀(guān)察支架壓力情況和頂板管理情況；采用波蘭SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)井下各地點(diǎn)實(shí)施全天24小時(shí)監(jiān)測(cè)[2]，對(duì)監(jiān)測(cè)到的較大震動(dòng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)分析，分析內(nèi)容包括震動(dòng)時(shí)間、震源位置、震動(dòng)能量、震動(dòng)時(shí)的施工情況及對(duì)支護(hù)的破壞情況及震動(dòng)發(fā)生的原因分析，根據(jù)分析結(jié)果制定專(zhuān)項(xiàng)卸壓措施，報(bào)礦負(fù)責(zé)人及技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后實(shí)施；在回采工作面兩順槽安裝沖擊地壓在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)各通道壓力情況，對(duì)監(jiān)測(cè)到的異常區(qū)域進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)對(duì)相關(guān)區(qū)域下達(dá)卸壓通知；現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測(cè)，每天進(jìn)行一次，通過(guò)重量和體積兩個(gè)指標(biāo)判斷沖擊危險(xiǎn)；使用電磁輻射法進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3]，每天進(jìn)行一次，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)照臨危指標(biāo)判斷沖擊危險(xiǎn)。通過(guò)上述監(jiān)測(cè)手段，保證工作面進(jìn)行24小時(shí)全覆蓋監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)危險(xiǎn)及時(shí)安排現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解危卸壓。

1.3 支護(hù)形式

3303工作面兩順槽采用錨網(wǎng)帶+錨索+鋼棚的支護(hù)形式，頂板錨桿型號(hào)KMG500-22-2400，間排距800×800mm，幫部為同型號(hào)同間排距的錨桿布置方式，錨桿預(yù)緊力不低于280Nm，錨固力120kN，施工時(shí)使用扭矩放大器加大預(yù)緊力，頂板鋼帶為寬×厚=100×10mm的梯形鋼帶，幫部用厚5mm，長(zhǎng)度為1400mm、2000mm的寬鋼帶，錨桿均打在鋼帶上。網(wǎng)子為8#菱形金屬編織網(wǎng)，錨索型號(hào)SK18/8.0-1700Q，間排距1.6×1.6m，每排3根錨索，且必須保證錨入穩(wěn)定巖層不小于1.5m，兩幫各一根。施工時(shí)保證及時(shí)支護(hù)，通過(guò)錨網(wǎng)帶組合拱加強(qiáng)圍巖控制，同時(shí)用錨索形成大厚度的組合體，使支護(hù)進(jìn)一步加強(qiáng)。當(dāng)巷道變形量較大或揭露地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，縮小錨桿、錨索間排距，減小空頂距，保證支護(hù)及時(shí)有效。在工作面進(jìn)行回采前，在超前80m范圍內(nèi)的兩順槽進(jìn)行架棚，架棚采用一梁三柱或一梁四柱，棚距1.0m，棚梁使用π型鋼梁，上方使用道木接頂，道木至少使用兩層，保證單體支柱有一定的彈性形變空間，避免單體支護(hù)被壓彎。架棚隨工作面回采進(jìn)行前延。

1.4 卸壓措施

3303工作面兩順槽在施工時(shí)，迎頭及幫部采取大直徑鉆孔及煤層注水方式進(jìn)行卸壓，鉆孔直徑110mm，迎頭鉆孔深度為3.5倍巷高加循環(huán)進(jìn)尺，保證3.5倍的卸壓保護(hù)帶，幫部鉆孔深度為3.5倍巷高。在工作面進(jìn)行回采前，對(duì)超前150m范圍內(nèi)采用卸壓爆破+大直徑鉆孔的方式進(jìn)行卸壓，并對(duì)巷道幫部進(jìn)行煤層注水軟化煤體，爆破孔深度為13m，鉆孔直徑42mm，每孔使用6卷×270mm×400mm長(zhǎng)×300g重的水膠炸藥，外端使用內(nèi)徑30mm的PVC管裝藥。大直徑卸壓大孔深度20m，鉆孔直徑110mm，間距3m。根據(jù)回采情況，對(duì)超過(guò)2個(gè)月的范圍進(jìn)行二次卸壓，卸壓方式為大直徑卸壓大孔，二次卸壓大孔與一次卸壓大孔呈插花布置，間距仍為3m。

針對(duì)3303工作面老頂較堅(jiān)硬，不易垮落的實(shí)際，對(duì)煤層頂板進(jìn)行爆破預(yù)裂，防止堅(jiān)硬頂板積聚大量彈性能而發(fā)生大面積冒頂或沖擊地壓事故，頂板爆破時(shí)保證至少5m的老頂不被破壞。

對(duì)于有底煤的巷道，采用大直徑鉆孔進(jìn)行卸壓，并對(duì)有底煤段進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，為避免底板型沖擊地壓事故的發(fā)生，必要時(shí)對(duì)底板進(jìn)行爆破卸壓，保證工作面的安全回采。

2 結(jié)論

3303工作面在合理有效的支護(hù)形式的保證下，在各項(xiàng)監(jiān)測(cè)手段和卸壓措施嚴(yán)格落實(shí)的前提下，在《山東省防止沖擊地壓暫行規(guī)定（試行）》、《星村煤礦防沖綜合管理制度》、《星村煤礦沖擊地壓實(shí)施細(xì)則》的指導(dǎo)下，避免了沖擊地壓事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了3303工作面的安全回采。

沖擊地壓是世界性難題，星村煤礦面臨著嚴(yán)重的沖擊地壓挑戰(zhàn)，在堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的前提下，秉承“先卸后掘，不卸不掘；先卸后采，不卸不采”的原則，落實(shí)好各項(xiàng)防沖制度，不斷鉆研新的防沖技術(shù)，保證煤礦深井安全回采。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢(qián)鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2]冀貞文，孫春江，姜福星.波蘭煤礦沖擊地壓防治技術(shù)現(xiàn)狀及分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（1）.

[3]竇林名，何學(xué)秋，王恩元，沖擊礦壓預(yù)測(cè)的電磁輻射技術(shù)及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004，29（4）.endprint