急斜特厚煤層掘進防沖技術實踐及安全管理

（神華新疆公司烏東煤礦，新疆 烏魯木齊 830027）

摘要：基于烏東煤礦掘進工作面礦壓顯現劇烈、巷道返修難度大的現狀，開展了較多技術研究和防治實踐。文章在鉆屑法危險性預測的前期基礎上，采用地應力監測等手段對危險區域進行監測。對具備沖擊危險的區域，綜合采用巷幫煤巖體卸壓爆破、穿層動壓注水卸壓等卸壓措施，削弱了礦壓顯現強度，有效降低了掘進工作面強礦壓顯現時對巷道的破壞。

關鍵詞：急斜特厚煤層；強礦壓顯現；防沖技術；安全管理

中圖分類號：TD324文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0108-031掘進面部分區域強礦壓顯現特征

烏東煤礦+501水平B3-6西翼煤層巷道掘進過程中，發生多起弱沖擊地壓事件，造成巷道支護嚴重損壞和大面積的巷道變形。現場勘查發現，多起沖擊地壓事件均發生在距離掘進工作面30m以外的區域，波及范圍在80～100m之間。分析煤層、煤層頂底板的沖擊傾向性及采掘關系，以及急傾斜煤層頂板巖層的不穩定、不規則垮落，開展沖擊高危區域的預測預報，并對沖擊高危區域采取相應的處理措施，這對礦井安全生產具有極為重要的意義。

1.1掘進面概況

烏東煤礦位于準南煤田東南部，烏魯木齊礦區東部，八道灣向斜南翼，為一單斜構造，煤層產狀：走向北偏東59°，傾向329°，煤層傾角86.5°左右，且煤層節理發育，結構復雜，全區穩定可采。煤層頂底板多為炭質泥巖和泥巖。主采煤層B3～B6煤層，煤層平均厚度為50m，掘進工作面沿B3煤層底板和B6煤層頂板布置，煤層老頂為2～5m左右的灰白色粉砂巖；直接頂為1～4m左右的灰色砂質泥巖；偽頂為0～0.5m左右的黑色炭質泥巖。老底和直接底分別為灰色和深灰色的砂巖和泥質細砂巖。

+501水平西翼掘進工作面深度為341m，分層厚度為34m，上分層+535水平B3-6煤層采用近水平分層走向長壁綜采放頂煤法進行回采，其中機采3m，放頂煤

17m。

1.2沖擊顯現特征

自掘進以來，+501水平B6巷累計發生礦壓顯現12次，巷道累計破壞長度共計1050m。

結合工作面地質條件和掘進條件，礦壓顯現的特征概括如下：（1）+535水平礦壓顯現不明顯，+501水平礦壓顯現較為突出；（2）掘進進度和來壓時間的關系難以把握，沒有規律可循；（3）礦壓顯現多發生在距掘進頭30m范圍以外的B6巷（頂板側），沖擊發生后，巷道破壞長度多達100m以上，支護體嚴重損壞、巷道底鼓量在60～100cm之間，兩幫收縮量在50cm以上，治理難度較大。

2強礦壓顯現影響因素分析

2.1開采深度

一般情況下，采深小于350m時，沖擊地壓一般不會發生，就烏東煤礦研究表明，急斜特厚煤層沖擊地壓發生的臨界深度有所上升，采深在307～341m時就有發生的可能性。

2.2煤巖樣沖擊傾向性測試

烏東煤礦+501水平B3-6煤層（西翼）的動態破壞時間測試平均值為119ms，大于50ms，小于500ms，按標準中的判斷指標應為弱沖擊傾向性；沖擊能量指數的測試平均值為2.95，大于1.5，小于5，按標準的判斷指標應為弱沖擊傾向性；彈性能量指數的測試平均值為4.55，大于2，小于5，按標準的判斷指標應為弱沖擊傾向性。單軸抗壓強度平均值為15.25MPa，大于14MPa，按標準的判斷指標應為強沖擊傾向性。根據判定煤層沖擊傾向性4個指數各自特性，動態破壞時間和單軸抗壓強度的隸屬度各為0.3，彈性能量指數和沖擊能量指數的隸屬度各為0.2。由此判定烏東煤礦+501水平B3-6煤層（西翼）屬于Ⅱ類，為具有弱沖擊傾向性的煤層。

2.3頂板巖層垮落結構特征分析

急斜煤層頂板形成過程中積聚了大量的彈性勢能，在上分層開采過程中，頂板基巖的穩定性遭到破壞，從穩定結構→假穩結構→穩定結構是一個能量釋放的過程，并且此過程貫穿于回采和掘進的全過程。假穩基巖從假穩到穩定過程的能量釋放過程的持續時間及前期“蓄能”時間的規律摸索是判定頂板巖層垮落誘發沖擊的重要參數，此參數的掌握將對沖擊地壓的預測預報提供可靠的經驗性依據。

3掘進工作面的防沖實踐

3.1巷幫煤巖體爆破卸壓

巷幫煤巖體卸壓爆破是一種對已監測到具有沖擊危險性的區域進行鉆爆卸壓的破壞性爆破。預裂卸壓爆破首先誘發彈性勢能的釋放，其次在煤巖體形成大量的次生裂隙，增大壓力釋放空間，改變煤體的結構及力學性質，降低彈性模量和抗壓強度，使煤巖體失去積聚能量的特性，之后在爆破區域加強支護，形成一種“弱力-強護”的空間形態和沖擊地壓危險阻隔帶，使沖擊能量向煤巖體深部積聚，以此降低對工作面巷道的破壞。

3.2掘進迎頭超前預爆卸壓

在掘進工作面迎頭向前施工鉆孔爆破卸壓，鉆孔深度50m，距巷道底板1m，捎帶滿足鉆粉回流的傾角。爆破目的是誘導煤體中積聚的能量提前釋放，但必須保證爆破后巷道的正常掘進，在孔位設置、藥量控制及起爆數量和循環進度上要嚴格把握。

3.3頂板超前預爆卸壓

在掘進工作面，每隔50m施工一個頂板側硐室，用以頂板超前預報鉆孔的施工，通過超前爆破釋放頂板中積聚的能量，在頂板中預制定向裂隙，增大壓力釋放空間，也為回采過程中頂板的及時垮落打下基礎。通過多次實踐，此方法受到鉆孔設備及裝藥設備的影響，并考慮到裝藥末端爆轟波對巷幫的影響，具體施工參數的確定是此項卸壓措施的難點和重點。

3.4煤層注水卸壓

注水方式采用先靜壓注水，后動壓注水。

工作面迎頭超前注水，隨著工作面的推進，在工作面迎頭中線距巷道底板1.5m位置開口，方位角沿煤層走向、仰角4度、長度30m、封孔長度6m，使用袋裝馬麗散封孔簡單快捷，提高堵水效率（注水量及施工循環根據前次注水施工情況而定）。

工作面后方穿層注水，巷道每掘進20m在巷幫向煤體側施工鉆場硐室，硐室內距巷道底板1.5m位置開口，方位角垂直煤層走向、仰角19度、長度27m、終孔控制高度距底板10m、距另一巷幫10m，封孔長度8m進行注水，孔口使用袋裝馬麗散進行封堵，巷幫由于受到采掘活動影響，應力重新分布，煤體次生裂隙發育，局部漏水區域使用馬麗散進行加固封堵，可提高注水效率，延長注水保壓時間。

為避免注水與爆破卸壓的干擾，炮眼布置時應避開注水孔布置，錯距必須大于5m。動壓注水時必須時刻觀察注水壓力變化，在保壓的前提下，待壓力上升到煤體的抗壓、抗剪強度之上后可停止注水。

4安全管理

強化安全責任意識。不斷堅持和強化安全責任意識，建立區隊安全管理獎懲制度、內部考核機制是安全管理的第一步，俗話說沒有規矩、不成方圓，多年來，烏東煤礦領導和廣大員工始終堅持抓好安全工作的決心不動搖，貫徹安全是“第一責任、第一任務、第一效益、第一榮譽”的理念。這一理念已根植于廣大干部員工的思想中并轉化為自覺行動。從礦決策層到管理層，直至執行操作層，在考慮和安排任何工作前首先想的是安全，要求的也是安全，安全工作始終貫徹于各項工作的全過程。抓安全要從細節入手，提高廣大員工的安全操作技能、加強職工的安全培訓學習、建立區隊導師帶徒獎懲機制、內部崗位練兵活動都是開展安全工作的基本形式，在日常活動的開展中，上下一心，做到崗位責任清晰明確，安全生產責任制落實到位，各級人員都能將自己在安全生產中的作用發揮到最大，這種持之以恒的安全責任意識和想安全、抓安全、保安全的決心仍將長期堅定不移的得以傳承，一以貫之。

區隊加強隊伍建設，在班組、區隊內部樹立和發揚“三鐵”精神，整治三違要有鐵手腕、處理三違要有鐵紀律、抓安全要有鐵面無私的精神，以此來加強員工、干部的責任感，榮譽感，樹立“三鐵”精神優秀班組，每月進行評選，加強班組內部、區隊內部的集體凝聚力、向心力，多年來烏東煤礦浮現了不少的“三鐵”優秀班組，這些班組始終把執行規章制度、考核落實安全責任作為安全管理工作的一項重要內容，按照“干部講責任、工人講標準、績效講考核、安全講成果”的原則，把安全管理工作做到“凡事有章可循，凡事有人管理、凡事有監督考核、凡事有獎有罰”，同時也充分地調動了員工投入安全生產的積極性和主動性。

在完善制度的同時，烏東煤礦更是把建立區隊內部考核機制與落實制度放在了制度建設的首位，通過加強執行力來維護制度的嚴肅性，使這些規章制度不僅掛在墻上、記在心上，而且切實體現在實際工作中，工作中嚴格執行班評估打分制度、把安全工作作為考核的重要依據，與工資、獎金的分配始末貫穿，實現了動態

達標。

5結語

按照烏東煤礦沖擊危險性防治及體系化管理流程，通過監測—防沖措施實施—效果檢驗閉環管理模式，有效地減少和削弱了強礦壓顯現對巷道的影響，取得了一定的防治效果。但就目前實施情況，還不能做到準確預報、徹底解危，在沖擊地壓的防治和管理上還需進一步摸索經驗，使沖擊地壓的防治和安全管理系統化、程序化，完全消除沖擊危害，做到沖擊礦壓零事故還將是一場艱巨而長遠的斗爭。

參考文獻

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力學實驗室．

作者簡介：鄭三龍（1984—），男，甘肅人，神華新疆公司烏東煤礦科長，助理工程師，研究方向：煤礦礦壓防治。

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