大采深強沖擊“刀把”孤島面沖擊地壓防治技術實踐

唐文迎

（肥城礦業集團有限責任公司,山東 肥城 271608）

大采深強沖擊“刀把”孤島面沖擊地壓防治技術實踐

唐文迎

（肥城礦業集團有限責任公司,山東 肥城 271608）

介紹了肥城礦業集團梁寶寺煤礦3201下孤島工作面沖擊地壓防治技術，對“刀把區”煤柱采取了安全論證與合理留設，為其它相似條件下受沖擊地壓嚴重威脅孤島工作面安全開采提供了參考與借鑒。

大采深；強沖擊；孤島工作面；防沖技術

1 工作面概況

梁寶寺煤礦3201下工作面位于-708m水平3200采區上部，工作面以南為3201綜采工作面、以北為3202綜采工作面，3201、3202兩個工作面均已回采完畢，致使3201外工作面形成孤島。

2 沖擊地壓誘發因素分析

2.1 覆巖空間結構

3201下工作面最大開采深度超過700m，工作面周圍影響礦山壓力顯現程度的巖層運動空間已經超出了直接頂和老頂的范圍。工作面推進過程中，隨著覆巖空間結構的變化（如出現應力疊加而產生應力集中），可能誘發沖擊。由于3201下工作面兩側為采空區，因此工作面在推采一段距離后，三個采空區會形成典型的“C”型覆巖空間結構，該結構會隨著工作面的推進而向前方不斷移動，在特定條件下可發生沖擊地壓。在工作面堅硬老頂初垮、初壓，采空區一次、二次見方過程中極易誘發沖擊。

2.2 煤柱分布

分析工作面可知，當工作面推采到3202和3201工作面采空區附近時，受采空區的影響，導致該煤柱應力集中，在回采到該區域時，如果不采取卸壓措施，很容易發生應力集中，可能誘發沖擊。在“刀把”位置處的巷道，會形成孤島中的孤島，造成開采過程中的高應力疊加。

3 工作面防沖技術重點

3.1 工作面沿空送巷設計

按照防沖臨界設計原則，綜合工作面煤層厚度、開采深度及巷道寬度，計算確定3201下工作面兩順槽與兩側采空區留設凈煤柱寬為4.0m。實踐證明，該煤柱設計較為合理，既能最大限度發揮支撐能力，又合理避免了沖擊隱患。為增加沿空煤柱的支撐能力，在煤柱一側幫部采用了注漿錨桿加固支護技術。

3.2 工作面切眼斷頂

工作面開采前，在切眼內施工2排斷頂孔，距切眼兩幫2 m各施工1排。斷頂孔直徑φ75mm，孔深12m，仰角60°，間距4.5m。斷頂爆破采用水膠炸藥，每三塊水膠炸藥綁扎為一捆，沿爆破孔順序裝填，每0.5 m放置一雷管，段號一致，每孔裝藥長度6m，每孔共計裝藥量90塊×150g/塊＝13500g；封孔采用水炮泥配合粘土炮泥。首次爆破1孔（靠近順槽1號孔），其它依次爆破，每3個孔為一組爆破。通過深孔爆破，有效釋放了工作面懸頂造成的頂板能量積聚。

3.3 工作面煤柱區防沖

3201工作面初次來壓步距為59m，周期來壓步距為27～30m，超前支承壓力影響范圍約90～110m，峰值影響區位于工作面前方約30～45m。因此，受超前支承壓力影響，預留煤柱寬度應大于90m（3202工作面采空區西側45m與3201工作面東側45m），考慮1.2倍的安全系數和中間巷影響（巷寬4.5m），預留煤柱寬度應大于112.5m。同時考慮側向支承壓力影響范圍，根據計算，3202采空后側向支承壓力影響范圍為90～110m，峰值影響范圍約50m，因此，3201工作面開采后，會導致整個中間巷均處于側向應力影響范圍內。尤其在中間巷軌順以里50m附近應力達到最大，礦壓顯現明顯。綜合分析，最終確定“刀把”區煤柱留設120m。同時研究制定了嚴密監測、預卸壓、解危措施及應急預案，重點：（1）在線監測預警，在工作面軌順、新開軌順、中間巷埋設應力計，當發生黃色或紅色預警時，采取必要卸壓措施。反復卸壓仍不能降低應力值時，停止推采；（2）動力顯現，推采過程中出現明顯的動力現象，如震頂、大煤炮、錨桿（索）崩斷、巷道大變形，降低工作面推采速度，必要時停止推采；（3）巷道支護，在進入160m煤柱區后，新開軌道巷、軌道巷、中間巷位置應加強支護，確保足夠的支護強度；（4）停采縮面，工作面到達停采線后，局部撤面期間，強礦壓觀測，發現異常及時進行卸壓處理，必要時立即撤人；（5）嚴格限員，制定嚴格的限員管理措施，尤其在工作面割煤和停采撤面期間，對軌道巷、新開軌道巷和中間巷實行嚴格限員。

3.4 工作面超前卸壓

超前工作面300m，施工兩順槽卸壓孔；超前工作面400m對“刀把”煤柱區施工卸壓孔。鉆孔直徑Φ110mm，順煤層傾角，布置于底板以上1.2～1.5m。卸壓孔間距按“1、2、3”原則施工，即：未劃入危險區域塊段和一般危險區內卸壓孔間距3m，鉆孔深度18m；中度危險區內孔間距2m，鉆孔深度18m；高度危險區內孔間距1m，鉆孔深度20m。同時超前500 m對過斷層等留底煤巷道段進行底板充分卸壓，卸壓孔進入直接底板至少0.5m，并進行注水浸潤。

3.5 監測監控

安裝沖擊地壓在線監測系統及微震監測系統，保持對工作面前方300m范圍內實施有效監測。為確保給卸壓解危留有安全施工時間，對黃色及紅色預警值均降低一個量級設定，提升一個級別預警，切實做到“重點于防”——黃色預警必須解危。同時，縮短煤粉鉆監測時間間隔，提高監測檢驗時效。

4 結論

基于防沖評價與防沖安全，進行工作面安全開采論證及設計，在巷道布置、切眼斷頂、煤柱留設、強化支護、底煤處理、勻速推采等方面，制定針對性詳細措施，為防沖工作提供先決條件。擴大監測范圍，始終保持有效在線監測。高度重視對留底煤巷道的超前卸壓。重視構建完善的礦井防沖體系，夯實防沖基礎。

[1]竇林名.煤礦沖擊礦壓新理論與新技術[J].中國礦業大學，2010（06）.