回采工作面沖擊危險性評價及防治技術(shù)研究

李權(quán)　趙西坡　王樂

摘 要：唐口煤礦5301工作面采深近千米，在高采深條件下，巷道所處的圍巖應(yīng)力環(huán)境大為改變，高應(yīng)力現(xiàn)象將尤為突出，由此帶來的沖擊地壓等煤巖動力災(zāi)害已成為影響礦井安全生產(chǎn)的一大難題。為防止深井條件下破壞性沖擊地壓的發(fā)生，該文采用綜合指數(shù)法進(jìn)行工作面沖擊地壓危險性評價，利用鉆孔卸壓和爆破卸壓進(jìn)行沖擊地壓防治，為5301工作面安全開采提供了保障。根據(jù)對唐口煤礦5301工作面沖擊地壓危險性評價方法與防治技術(shù)的研究，對具有類似條件下的煤層開采，具有相應(yīng)的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓 危險性評價 綜合指數(shù)法 防治 爆破卸壓

中圖分類號：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0047-01

唐口煤礦5301工作面采深為-990m，屬深部開采。在深井重力應(yīng)力場約束下保存的構(gòu)造應(yīng)力場以及采動造成的集中應(yīng)力已使煤（巖）體產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞，發(fā)生嚴(yán)重的、頻繁的沖擊地壓，給礦井的安全和生產(chǎn)帶來巨大的影響[1]。由此，對于深部開采時沖擊地壓的評價和防治尤為重要，針對該研究現(xiàn)狀，該文以唐口礦5301工作面為主要實踐點(diǎn)，進(jìn)行沖擊地壓的危險性評價和防治技術(shù)研究，為該礦類似條件的采區(qū)開采提供理論依據(jù)和借鑒。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

5301工作面地面位于唐營村東北側(cè)，該面井下東側(cè)為南部軌道大巷和南部膠帶大巷，皮帶順槽與南部膠帶大巷相連；西至井田邊界煤柱，南部為未開拓的實碳區(qū)，北部距1302采空區(qū)40m。該工作面設(shè)計開采煤層為3上煤，煤層平均厚度為4.60m。頂板為細(xì)砂巖、粉砂巖，底板為粉砂巖。煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角1～10°，5301工作面揭露情況。

1.2 工作面沖擊地壓基本情況

該工作面回采煤層為3上煤，3上煤層屬于3類，為具有強(qiáng)沖擊傾向性的煤層；3上煤層頂板屬于Ⅱ類，為具有弱沖擊傾向性的頂板巖層。

2 沖擊地壓危險性評價

根據(jù)開采位于5301工作面西北側(cè)460 m處的1304綜放工作面的礦山壓力觀測資料，老頂初次來壓期間各支架壓力峰值較大。而5301工作面又受斷層、褶曲構(gòu)造、順槽超前支承壓力影響，尤其是當(dāng)經(jīng)過1302采空區(qū)時，由于5301工作面與1302采空區(qū)之間僅40m煤柱間隔，預(yù)計5301工作面具有嚴(yán)重的沖擊危險性。

根據(jù)5301工作面地質(zhì)條件，確定沖擊地壓主要影響因素為開采深度、煤層的沖擊傾向性和堅硬頂板巖層等，由文獻(xiàn)[2]，同時根據(jù)實測研究可知5301工作面地質(zhì)因素影響下的沖擊地壓危險性指數(shù)Wt1=0.79，具有強(qiáng)沖擊危險性。

由開采技術(shù)條件導(dǎo)致的沖擊地壓危險指數(shù)如表1所示。

5301工作面開采技術(shù)因素影響下的沖擊地壓危險性指數(shù)Wt1=0.76，具有強(qiáng)沖擊危險性。主要影響因素為開采區(qū)域周圍的采空區(qū)及斷層。

3 沖擊地壓防治技術(shù)研究

3.1 鉆孔卸壓

鉆孔卸壓的實質(zhì)是利用高應(yīng)力條件下，煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除沖擊危險[3]。

大直徑鉆孔參數(shù)：大直徑鉆孔卸壓孔深度20m，孔間距2m，孔徑Φ110mm，鉆孔斜向上3～5°，鉆孔距離地板1.2m。

3.2 爆破卸壓

卸壓爆破是對具有沖擊地壓危險的局部區(qū)域，用爆破方法減緩其應(yīng)力集中程度的一種解危措施。

鉆孔參數(shù)：爆破孔深度為6.0～180.0 m，孔間距5 m，孔徑Φ42 mm，鉆孔斜向上4～5°，鉆孔和地板距離為1.3 m，裝藥量為1/3～1/2（500 mm一個藥卷，需要6～10個藥卷，反向安裝）。

4 沖擊地壓應(yīng)力監(jiān)測

采用應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行卸壓后的監(jiān)測，檢驗卸壓效果，在5301工作面軌道順槽斷層區(qū)域安裝6個鉆孔應(yīng)力計，標(biāo)號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#，測得數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)礦井其他工作面的應(yīng)力監(jiān)測經(jīng)驗，確定沖擊地壓預(yù)警值為8 MPa。通過鉆孔卸壓和爆破卸壓，應(yīng)力計由8.4～8.6 MPa降到2.3～2.7 MPa，沖擊危險性大大降低，起到了明顯的卸壓效果。

5 結(jié)語

（1）5301工作面受斷層較多，埋深大，受斷層、褶曲構(gòu)造、順槽超前支承壓力影響較大，為具有沖擊傾向性的煤層。

（2）對5301工作面進(jìn)行了鉆孔卸壓和爆破卸壓，通過綜合指數(shù)法進(jìn)行沖擊危險性評價，5301工作面的沖擊地壓危險性指數(shù)Wt=0.79，屬于強(qiáng)沖擊危險性。

（3）利用鉆孔應(yīng)力計對5301工作面進(jìn)行卸壓前后的應(yīng)力監(jiān)測，由卸壓前的8.4～8.6 MPa降到卸壓后2.3～2.7 MPa，卸壓效果明顯。

（4）該文所采用的技術(shù)研究為該礦類似條件的采區(qū)開采提供了理論依據(jù)和借鑒，對類似條件下的煤層開采具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘立友，張立俊，劉先貴.沖擊地壓預(yù)測與防治實用技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006：25-34.

[2] 竇林名，何學(xué)秋.沖擊地壓預(yù)防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001：19-46.

[3] 錢鳴高，石平五，徐家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.endprint