沖擊地壓工作面開采技術開采上解放層卸壓

白長江 蘇康 桑勝濤

（山東能源新礦集團華豐煤礦，山東泰安 271413）

沖擊地壓工作面開采技術開采上解放層卸壓

白長江 蘇康 桑勝濤

（山東能源新礦集團華豐煤礦，山東泰安 271413）

開采解放層已成為治理沖擊地壓確保安全開采普遍采用的措施之一，以華豐礦為例，一直采用開采上下解放層的方法進行卸壓，取得了一定的效果，優化了上解放層工作面布置參數技術研究，增加卸壓保護有效時間和距離，降低礦井沖擊地壓災害。

卸壓保護 強沖擊傾向煤層 上解放層 技術研究

華豐煤礦4層煤采掘工作面發生多次災害性沖擊地壓，對巷道破壞嚴重，造成工作面停面。經過不斷探索，建立了較為完善的沖擊地壓綜合監測防治體系，優化開拓布局，并采用開采沖擊地壓煤層上方工作面作為解放層，有效降低了沖擊地壓引起的災害事故。

1 概述

華豐煤礦主采煤層為4層煤，煤層平均厚度為6.4m，可采指數為1，煤厚變異系數28%，為較穩定煤層，煤層傾角30～34°，平均32°，硬度系數f=1.5～2.5，視密度1.31t/m3，單向抗壓強度10.8～25.5MPa，經鑒定四層煤具有強烈沖擊傾向。提出深部礦井開采前，先開采上、下煤層作為解放層，提前卸壓，減輕應力集中，用于沖擊地壓防治。

2 開采分析

不開采解放層時：采用實際發生沖擊地壓的平均臨界深度660-775米、平均720米；單獨開采下解放層：上平巷處的極限有效深度為968～1136米，平均1055米。上下解放層同時開采：上平巷處的極限有效深度為1178～1384米，平均1281米。開采下解放層后，發生沖擊地壓發生的極限深度增加1.63倍，開采上、下解放層后，發生沖擊地壓發生的極限深度增加1.8倍。

3 相似材料模擬實驗論證的開采方案

上解放層開采過程中對四層煤上平巷三種情況下的卸壓程度，得到了上解放層工作面布置的位置：將上解放層上平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷外側30～40m處，將上解放層下平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷內側20～30m處，將上解放層下平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷內側20-30m處。如圖1所示。圖中的方案可以實現1411工作面上平巷的良好卸壓。采用“短工作面卸壓方案”后，通過調整參數，仍能夠達到相似的卸壓效果。

圖1 煤4平巷及煤1上解放層工作面可選的合理位置

圖2 一層煤工作面長60m時的主應力圖

圖3

4 數值模擬的結果

由圖2可以看出，一層煤60m長的工作面開采后，其上平巷處于0-20MPa的卸壓區，其下平巷處于40-60MPa的高應力區，下平巷邊緣應力達到60-80MPa。

5 上解放層短工作面卸壓參數設計

如圖3，4煤上平巷布置在1層工作面采空區內，距離1層上平巷下山方向20m和1層下平巷上山方向10m處。短工作面卸壓總體方案如下：在1層煤中，布置一寬度為30m的短工作面，使1層工作面開采形成的解放區域能夠有效保護1411上平巷。

6 1410工作面上平巷與1411工作面上平巷巷道變形量對比

1410工作面只開采了煤層的下解放層，1411工作面則開采了煤層的上、下兩個解放層。

（1）1410工作面上平巷超前100m巷道表面位移觀測：該觀測歷時55天，該段時間內頂底板累計移近量為1010.0mm，平均移近速度為18.36mm/d；最大位移速度為38mm/d；頂板下沉量為311mm，平均移近速度為5.65mm/d；最大位移速度為19.0mm/d；兩幫累計移近量為706.0mm；平均移近速度為12.83mm/d；最大位移速度為25.00mm/d；底鼓量為699mm，平均底鼓速度為12.70mm/d。（2）1411工作面上平巷超前100m巷道表面位移觀測：該觀測歷時56天，該段時間內頂底板累計移近量為394.5mm，平均移近速度為7.04mm/d；最大位移速度為20mm/d；頂板下沉量為44.5mm，平均移近速度為0.81mm/d；最大位移速度為3.0mm/d；兩幫累計移近量為2 27.0 m m；平均移近速度為4.0 5 mm/d；最大位移速度為18.00mm/d；底鼓量為349.5mm，平均底鼓速度為6.24mm/d。（3）通過以上對比分析，我們可以明顯的得出：1411工作面上平巷巷道變形量比1410上平巷變形量明顯減弱，有效的降低了1411工作面平巷維護工作量。

7 結語

通過上卸壓工作面處理水害、頂板破碎、過地質構造的技術措施，保證了工作面的正常順利推采，成功解放了四層工作面上平巷，減小了四層工作面上平巷巷道變形量及沖擊威脅，完成了為四層工作面卸壓的目的，確保了四層工作面上平巷掘進及四層工作面的安全推采。