王家寨煤礦8202工作面沖擊地壓的危險(xiǎn)性分析

楊中星等

摘 要：文章通過(guò)使用鉆孔應(yīng)力計(jì)對(duì)八采區(qū)8202工作面進(jìn)行沖擊地壓監(jiān)測(cè)，并對(duì)存在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，將危險(xiǎn)區(qū)域劃分為3個(gè)區(qū)域。分析結(jié)果表明，必要時(shí)采取放炮解危缷壓，可保證工作面的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：鉆孔應(yīng)力計(jì)；沖擊地壓監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TD324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）18-0177-02

1 工作面概況

8202工作面位于-510水平，八采區(qū)，工作面北鄰DF16斷層，西鄰8201-Ⅱ工作面，南接八采軌道巷運(yùn)輸巷，東鄰F3-4斷層。地面相對(duì)位置位于翟鎮(zhèn)石灰峪村東南10～100 m的農(nóng)田中。

目前8202工作面正在開(kāi)采煤層為2煤，該工作面地面標(biāo)高為+209～+221 m，工作面標(biāo)高為-510.81～-558.2 m。工作面走向長(zhǎng)為132 m，傾斜長(zhǎng)平均為98 m。

該工作面距地表垂深約719.81～779.2 m，回采后對(duì)地表影響較小，地表可能會(huì)出現(xiàn)斑裂。具體位置如圖1所示。

2 沖擊地壓和卸壓基本情況

王家寨煤礦2煤層歷史上未發(fā)生過(guò)沖擊地壓事故，但是隨著開(kāi)采深度、開(kāi)采強(qiáng)度的增加，構(gòu)造的影響，工作面巷道掘進(jìn)和回采過(guò)程中的動(dòng)力現(xiàn)象將越來(lái)越多。

根據(jù)該礦實(shí)驗(yàn)測(cè)的二層煤沖擊傾向性測(cè)定結(jié)果，見(jiàn)表1，對(duì)比中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25217.2-2010《煤層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測(cè)定方法》，可以認(rèn)為王家寨煤礦二層煤具有弱沖擊傾向性，頂?shù)装寰哂腥鯖_擊傾向性。在一定的煤層賦存條件、地質(zhì)條件、開(kāi)采條件以及大面積采空區(qū)懸頂?shù)葪l件下，有發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)。

3 沖擊地壓發(fā)生機(jī)制

強(qiáng)度比較高的煤（巖）層，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和采場(chǎng)推進(jìn)影響而形成的高度應(yīng)力集中和高能級(jí)的彈性變形能的儲(chǔ)存，是沖擊地壓發(fā)生的根本原因。沒(méi)有采取釋放應(yīng)力和能量的措施，在可能有高度應(yīng)力集中和高能級(jí)彈性能釋放的部位推進(jìn)采掘工作面，是沖擊地壓得以實(shí)現(xiàn)的條件。

3.1 自然地質(zhì)條件

3.1.1 煤層性質(zhì)

煤的強(qiáng)度、沖擊傾向性、彈脆性等力學(xué)性質(zhì)；煤的厚度、埋深、含水率、孔隙度、煤層結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。根據(jù)王家寨煤礦對(duì)2煤層所做的煤層沖擊傾向性鑒定可知，2煤層弱沖擊傾向性。

3.1.2 開(kāi)采深度

當(dāng)開(kāi)采深度超過(guò)臨界深度后，就可能發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，開(kāi)采深度越大，其沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度和頻率就越大。8202工作面開(kāi)采深度在719～779 m之間，已達(dá)到發(fā)生沖擊地壓的深部條件，存在發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)。

3.1.3 煤層頂?shù)装鍘r層性質(zhì)

煤系的巖性及其組合特征，特別是煤層頂?shù)装宓膸r石強(qiáng)度、巖層厚度等與地壓動(dòng)力現(xiàn)象密切相關(guān)。根據(jù)王家寨煤礦對(duì)2煤層所做的煤層沖擊傾向性鑒定可知，2煤層頂?shù)装寰哂腥鯖_擊傾向性。

3.1.4 地質(zhì)構(gòu)造

褶曲構(gòu)造、斷裂構(gòu)造展布形態(tài)，局部地應(yīng)力異常，煤層厚度和傾角突變等。8202工作面揭露多條斷層，在斷層區(qū)域存在發(fā)生沖擊地壓的可能。

3.2 開(kāi)采因素

①8202工作面進(jìn)風(fēng)巷與8201-Ⅱ工作面之間距離為20 m左右，正處于8201-Ⅱ采空側(cè)壓的高應(yīng)力區(qū)域，在擾動(dòng)等因素的誘發(fā)下，有可能發(fā)生沖擊地壓。

②工作面推進(jìn)一定的距離，且未采取降低應(yīng)力和釋放能量條件下，煤層變形能量釋放范圍、釋放程度較充分，沖擊能量達(dá)到局部破壞的程度。

4 工作面沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域評(píng)價(jià)

4.1 沖擊地壓危險(xiǎn)類型分析

通過(guò)理論研究和類似條件下沖擊地壓案例分析，結(jié)合2煤層構(gòu)造條件和8202工作面采動(dòng)的分析，對(duì)沖擊地壓危險(xiǎn)類型進(jìn)行劃分和分析，8202工作面整體上沖擊地壓危險(xiǎn)性不大，但局部構(gòu)造區(qū)域具有沖擊危險(xiǎn)，在靠近8201-Ⅱ工作面煤柱區(qū)域、斷層附近、斷層尖滅處、經(jīng)過(guò)或臨近斷層等進(jìn)行的工作面開(kāi)采會(huì)造成應(yīng)力積聚，進(jìn)而誘發(fā)沖擊地壓，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與防治。

4.2 8202工作面沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域劃分

通過(guò)理論分析，結(jié)合8202工作面地質(zhì)條件和開(kāi)采情況，8202工作面回采期間沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域如圖2所示。

C區(qū)域?yàn)?202工作面進(jìn)風(fēng)巷與8201-Ⅱ工作面圍成的煤柱區(qū)域，受8201-Ⅱ采空區(qū)側(cè)壓高應(yīng)力區(qū)域影響，回采期間巷道變形嚴(yán)重，易于誘發(fā)沖擊地壓，具有一般沖擊危險(xiǎn)。

B區(qū)域?yàn)?202工作面回風(fēng)巷與8202運(yùn)輸巷組成的不規(guī)則煤柱，在貫通以及回采期間，受應(yīng)力擾動(dòng)影響，易于誘發(fā)沖擊地壓，具有一般沖擊危險(xiǎn)。

D區(qū)域?yàn)榘瞬杀币磉\(yùn)輸巷與8201探巷交匯處區(qū)域，受F12-3大斷層以及附近密集巷道影響，該區(qū)域在應(yīng)力擾動(dòng)影響下，易于誘發(fā)沖擊地壓，具有一般沖擊危險(xiǎn)。

以上危險(xiǎn)區(qū)域在回采時(shí)需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)要及時(shí)卸壓，采取勻速慢推的方法回采，保證安全生產(chǎn)。

5 沖擊地壓防治措施

根據(jù)所劃分的危險(xiǎn)區(qū)域，運(yùn)用應(yīng)力觀測(cè)法進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性的監(jiān)測(cè)，采用主動(dòng)承壓式鉆孔應(yīng)力傳感器進(jìn)行工作面回采期間的應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

將鉆孔應(yīng)力計(jì)安裝在上述劃分的危險(xiǎn)區(qū)域，觀測(cè)該區(qū)域煤體在靜態(tài)和在動(dòng)壓影響（工作面采動(dòng)影響）下的應(yīng)力變化情況，結(jié)合鉆屑法監(jiān)測(cè)沖擊地壓危險(xiǎn)性。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)8202工作面沖擊地壓危險(xiǎn)性分析，得出以下主要結(jié)論：

①8202工作面回采期間沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域劃分為C區(qū)域、B區(qū)域和D區(qū)域三個(gè)區(qū)域，并分析了各區(qū)域的危險(xiǎn)程度。

②根據(jù)沖擊地壓危險(xiǎn)性分析結(jié)果，提出了相應(yīng)的防治措施。

③評(píng)價(jià)結(jié)果可為相似條件煤礦沖擊地壓分析提供參考。

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