淺談沖擊地壓對孟村礦井的危害及其防護措施

第偉偉

摘 要：沖擊地壓事故已經成為礦井生產的主要災害，嚴重威脅礦井的安全生產，近年來，隨著孟村礦井基建期間地質條件日益復雜，沖擊地壓對礦井安全生產的危害日趨加重。為切實做好沖擊地壓的防治工作，預防、杜絕或減少沖擊地壓事故，確保礦井安全生產，礦井高度重視沖擊地壓防治工作，實施了多種有效的防治措施，取得了較好的效果，保證了礦井的安全生產。

關鍵詞：沖擊地壓；微震監測法；大孔徑卸壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.091

1 井田及礦井概況

彬長礦區總面積800km2，總資源量為8978.83Mt。該區煤層埋藏較深，上世紀70年代末在礦區東南淺部的水簾溝，有水簾、火石嘴、陰山、虎神溝等鄉鎮煤礦開始建設并投產。這些鄉鎮煤礦規模小，采用高落式采煤法生產。到上世紀90年代，本礦區第一個經過正規設計、正規開采的下溝礦井開工建設，1997年建成投產。進入21世紀，本礦區亭南礦井、大佛寺礦井、蔣家河礦井、胡家河礦井、小莊礦井和孟村礦井相繼開始建設。

孟村井田位于彬長礦區中西部，東以西—平鐵路及福銀高速（G70）煤柱為界；南以亭南井田及無煤區為界；西與楊家坪井田相鄰；北以高家堡井田及無煤區為界。根據陜西省國土資源廳《關于劃定陜西省黃隴侏羅紀煤田彬長礦區孟村煤礦礦區范圍的批復》文件，孟村井田由18個拐點圈定而成，東西長10.6km，南北寬8.3km，井田面積約63.6km2，行政區劃屬陜西省咸陽市長武縣管轄。

4號煤層為本井田基本全區可采的厚～巨厚煤層，埋深390～620m，厚度3.70～26.02m，平均16.13m。層厚度總體東北部區域煤層較厚，由中東部向南、向西逐漸變薄，變化規律明顯。井田可采儲量601.44Mt，礦井按6.00Mt/a的規模計算經計算，礦井服務年限為71.6年。

2 簡析沖擊地壓及其對孟村礦井的危害

沖擊地壓是礦山井巷和采場周圍煤巖體在受外界擾動失穩時，由于彈性變形能的瞬時釋放而產生突然劇烈震動破壞的動力現象。發生在煤礦開采中的沖擊地壓一般都是因為在掘進或采煤過程中，圍巖強度適應不了集中的過高應力而突發的失穩破壞，它會對開挖的工作面造成嚴重的破壞，還會對設備造成一定程度的損壞，甚至會造成嚴重的人員傷亡，對礦井開采工作造成難以估量的損傷。

孟村礦井基建期間動力顯現日益強烈，安全隱患加大，動力顯現頻次、強度日益增大，頂板多次抽冒，威脅工人人身安全。煤壁片幫嚴重，巷道成型差，支護施工困難，掘進進尺難以保證。

2014年7月19日凌晨5時，401101工作面措施巷劇烈動力顯現，140m巷道頂板瞬間整體下沉200-300mm，造成3處冒頂，停產近1個月；2015年8月31日零點班4點30分，中央一號輔助運輸大巷出現了劇烈的沖擊地壓顯現，導致該巷道1450m至迎頭段（共計35m）右幫整體向巷道中部位移400mm-600mm，巷道變形嚴重，兩處金屬網連接處出現破裂，木托盤壓裂，幫部物料被打翻在地，給礦井的基本建設帶來了極大影響。

3 孟村礦對沖擊地壓的防治措施

沖擊地壓事故已經成為礦井生產的主要災害，嚴重威脅礦井的安全生產，為切實做好沖擊地壓的防治工作，預防、杜絕或減少沖擊地壓事故，確保礦井安全生產，孟村礦高度重視沖擊地壓防治工作，采取了多種有效的防治措施，取得了較好的效果，保證了礦井的安全建設。

3.1 掘進頭大孔徑卸壓

3.1.1 迎頭大直徑鉆孔卸壓

（1）卸壓參數（表1）

（2）施工方式。掘進迎頭布置3個鉆孔，三花眼布置，鉆孔長度80m，超前距小于10m時再重新打卸壓鉆孔，始終保證掘進迎頭前方10m處于卸壓范圍。

3.1.2 幫部大直徑鉆孔卸壓

（1）卸壓參數（表2）

（2）施工方式.左幫卸壓孔垂直于巷幫三花眼布置，鉆孔直徑113mm，孔間距1.4m，鉆孔長度13m，封孔長度3m，滯后迎頭不得超過50m；右幫卸壓孔與瓦斯抽放孔交錯布置，鉆孔直徑113mm，孔間距2.5m，鉆孔長度13m，封孔長度3m，滯后迎頭不得超過50m。如圖1所示。

（3）底板大直徑鉆孔卸壓。1）卸壓參數.底板大直徑鉆孔卸壓參數見表3所示。

2）施工方式。在底板施工大直徑鉆孔卸壓，向迎頭方向傾角60°，鉆孔直徑113mm，孔間距1.4m，封孔長度3m，根據底煤實際情況，鉆孔施工至距煤層底板1m位置，卸壓孔距工作面迎頭滯后不得超過50m。

3.2 微震檢測法

通過微震檢測法對各掘進頭巷道壓力進行在線監測，發現異常及時采取措施。微震檢測法確定掘進工作面沖擊地壓危險狀況主要根據礦震能量等級，指標包括：①震動能量的最大值Emax和大多數的震動能量值；②一定掘進進度釋放的微震能量總和（∑E）。

沖擊地壓危險狀況：1.一般：102～105J，最大Emax>5×105J；2. ∑E>5×105J/每5m進度。

中等沖擊地壓危險狀況：1.一般：102～105J，最大Emax<5×105J；2. ∑E<5×105J/每5m進度。

弱沖擊地壓危險狀況：1.一般：102～104J，最大Emax<5×104J；2. ∑E<5×104J/每5m進度。

無沖擊地壓危險狀況：1.一般：102～103J，最大Emax<5×103J；2. ∑E<5×103J/每5m進度。

孟村礦通過鉆屑法對各巷道卸壓措施進行驗證，鉆屑法確定掘進工作面沖擊地壓危險狀況主要根據煤粉超臨界指標率，煤粉超臨界指標率的計算公式為：煤粉超臨界指標率=（實測粉煤量—煤粉量臨界值）/煤粉量臨界值

注：煤粉量臨界值（標準值）取值方法：采用鉆機配?42mm鉆頭、?40mm螺旋鉆桿打孔取煤粉，鉆孔2-6m段，煤粉量臨界值=實測煤粉量×1.5；鉆孔7-10m段，煤粉量臨界值=實測煤粉量×2，單位kg/m。

3.2.1 鉆孔基本參數

（1）鉆孔距巷道底板1—1.5m，垂直于巷幫（或迎頭煤壁）布置；

（2）掘進工作面迎頭布置2孔，間距1.5m；

（3）鉆孔孔深為10m，一般布置3個，且避開采動影響區或其它應力集中區；

（4）詳細記錄檢測時間、地點及每米的煤粉量；

（5）標準煤粉量的標定方法：在盤區圍巖壓力相對小的地方，分別布置10個鉆孔，取10個鉆孔每米煤粉量的平均值。

3.2.2 沖擊地壓危險狀況判定

（1）沖擊地壓危險狀況：煤粉超臨界指標率>50%。

（2）中等沖擊地壓危險狀況：煤粉超臨界指標率在25%～0%之間。

（3）弱沖擊地壓危險狀況：煤粉超臨界指標率在0～25%之間。

（4）無沖擊地壓危險狀況：煤粉超臨界指標率<0。

3.3 個體防護法

沖擊地壓危險區域內掘進的巷道迎頭向外150m處應設置安全警戒，由專人負責警戒，進出人員必須進行登記、銷號。進入警戒線內的人員，均按規定穿戴防沖服和鋼盔等個體防護用品。

4 結束語

沖擊地壓對礦井建設的影響嚴重威脅著礦井開采的安全性，但這一問題不是不可攻克的，采取多種措施，或是借助先進開采技術，都可消除這一問題對礦井建設的影響，從而促進礦井基本建設安全運行。

參考文獻：

[1]陶勇.沖擊地壓致災因素及防控技術研究與探討[J].山東煤炭科技，2012（06）.

[2]吳敏，馬玲玲.淺談煤礦沖擊地壓的機理及防治措施[J].理論研究，2012（11）.