大直徑卸壓鉆孔在掘進施工中預防沖擊地壓的應用

摘 要：姚橋煤礦7267下順槽（溜子道）被鑒定為具有中等沖擊地壓傾向，為防止在掘進過程中受地質條件影響造成的高應力集中區造成沖擊地壓事故，必須在施工中采取大直徑鉆孔超前卸壓，沖擊地壓進行了有效防范，并保證了安全生產。

關鍵詞： 沖擊地壓；大直徑鉆孔；超前卸壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.083

0 引言

沖擊地壓是一種復雜的礦井動力現象，一直是巖體力學及礦山防治研究的難點之一。放能鉆孔俗稱卸壓鉆孔系指在煤體應力集中或潛在應力集中區，施工一系列大直徑鉆孔（100mm以上），產生自由空間，改變煤體的應力分布及其特性，使煤體——圍巖系統儲存的彈性能量得到緩慢釋放的一種防治沖擊地壓措施。我礦根據沖擊地壓強度弱化減沖理論，在7267下順槽（溜子道）掘進工作面防治沖擊地壓工作中，采用大直徑鉆孔卸壓防治沖擊地壓，取得了很好的效果。

1 工程概況

7267下順槽（溜子道）掘進工作面位于西九下山采區東翼，巷道一側緊靠7269采空區為沿空送巷，全長985 m， 巷道標高約為工作面標高為-718～-773m。，煤層傾角1°～9°，平均傾角5°，平均厚度3.8m；煤層上下皆為堅硬巖層其中老頂為中砂巖，平均厚度2.25m，成分以石英、長石為主，致密，堅硬；底板為細砂巖，平均厚度49.90m，成分以石英、長石為主，致密，堅硬。

2 支護方案

巷道斷面為矩形巷道，巷寬4.6 m，巷高2.6 m，設計采用錨桿+錨索+鋼帶+鋼筋網支護。

2.1 頂板支護

巷道靠工作面一幫選用公稱直徑φ=20 mm螺紋鋼錨桿，錨桿長度為2.2m， 錨桿間距為800 mm、排距為800mm；幫部選用φΦ20 mm × 2200 m m， 錨桿間距為800 mm、排距為800mm；設計錨索參數為錨索排布置2根φ20mm錨索， 錨索間距為2.4m，錨索排距為2.4 m，錨索長度7.2 m； 煤柱側噴漿密閉，煤柱側幫部全封閉噴漿并延伸至頂板第二根錨桿；噴漿形成網花即可，對幫網不能緊貼煤壁處要求噴厚50mm。具體支護方案見圖1。

2.2 沖擊危險性分析

2.2.1 采深影響

工作面采深在700m以下，屬于深部巷道煤層掘進，這已經進入了沖擊礦壓發生的臨界采深。

2.2.2 煤柱應力疊加的影響

由于溜子道下方7269工作面回采完畢，同時7267溜子道同7269材料道之間留有煤柱、巷道多處具有斷層，頂底板為堅硬巖層等各種因素導致應力疊加。根據綜合指數法，地質因素確定的沖擊危險綜合指數為0.57，屬于中等沖擊危險區域，在掘進過程中出現沖擊地壓事故的可能性較大。

3 卸壓施工工藝

根據7267溜子道掘進應力顯現及鉆屑法監測情況，采取提前施工大孔徑卸壓鉆孔提前對煤體進行應力釋放。

掘進期間巷道正迎頭及幫利用卸壓孔進行卸壓，使用ZQSJ-140/4.3啟動手持式鉆機、Φ110mm鉆頭及配套釬桿，施工卸壓孔。

應力顯現不明顯，且鉆屑法鉆粉率指數小于1.2時，卸壓孔位置：正迎頭在頂板下1.3m、距巷道上幫偏1100mm處施工卸壓孔（如圖2，圖3），深度為15m；右幫距迎頭5排以內，距底板向上1300mm與迎頭同步施工一個深度15m的卸壓孔。

迎頭壓力較大或鉆屑法鉆粉率指數大1.2時，卸壓孔按“三花眼”布置：在迎頭施工3個卸壓孔，同時右幫每隔3m施工一個卸壓孔；壓力顯現較大時可以縮小間距為1.5m。（見圖4、圖5）

（4）卸壓孔技術要求：為了達到應力釋放的效果，每掘進10-15m施工一組鉆孔，施工中嚴格控制卸壓孔的布置位置和深度，卸壓孔角度沿煤層傾角打設（±2°）施工。

4 卸壓效果

在掘進過程中，對巷道進行鉆屑法進行監測，鉆粉率基本上在0.9—1.3之間，未有鉆粉率指標超標現象，之間對預防沖擊地壓起到較好的效果。

5 結論

通過施工超前卸壓鉆孔，有效的改變了巷道深部煤體的力學性質，使得具有沖擊傾向的煤體內部出現破碎帶，巷道壓力向深部轉移，釋放出彈性能量，降低了沖擊危險性，在7267溜子道掘進過程中避免了沖擊地壓的發生。

作者簡介：甘星海（1982—），男，江蘇沛縣人，碩士，工程師，研究方向：礦山地壓控制和支護與加固技術。