厚煤層綜放開采沖擊地壓防治及工程實踐

馬福軍 李宗超

(山東魯泰控股集團有限公司)

?

厚煤層綜放開采沖擊地壓防治及工程實踐

馬福軍 李宗超

(山東魯泰控股集團有限公司)

基于東灘煤礦43上13綜放工作面沖擊地壓顯現強烈，采用RFPA軟件對工作面回采過程沖擊地壓進行數值模擬，并制定了鉆孔卸壓、深孔爆破等技術措施，有效降低了工作面發生沖擊地壓的可能性。實踐表明：大采深、煤層結構、頂板特性、地質構造復雜是導致43上13工作面發生沖擊地壓的主要因素。

厚煤層 RFPA數值模擬 沖擊地壓 鉆孔卸壓 深孔爆破

1 綜放工作面煤柱區域沖擊地壓顯現特征

(1)采區及工作面概況。東灘煤礦43上13綜放工作面位于四采區南部，主采3上煤層傾角10°，平均厚度6 m，埋藏深度596.86～672.86 m。煤層結構發育兩層夾矸：一層位于3上煤底板之上1.80～2.40 m，厚0.02～0.03 m，巖性為粉砂質泥巖；另一層位于3上煤底板之上4.00～5.37 m，厚0.30～1.28 m。煤層結構復雜，煤厚穩定。

直接頂為粉砂巖，深灰色，性脆，泥質膠結，層理較發育，f=4～5，平均厚4.30 m；基本頂為中砂巖，淺灰～灰白色，以石英為主，含少量長石及云母碎片，南薄北厚，f=6～7，平均厚14.70 m。

(2)沖擊地壓顯現特征。43上13綜放面切眼北側對應43上14工作面運順初始段，43上14工作面軌順與切眼沿空布置，自軌順掘進到距開門點 780 m 時切眼擴刷完畢，掘進過程中，全程監測沖擊地壓，礦壓正常；當運輸順槽掘進23 m時，迎頭及煤幫壓力正常，但在迎頭后側南幫發生吸鉆、卡鉆現象，在超標鉆孔對應位置北幫處施工監測孔，監測數據超標。

2 43上13綜放工作面沖擊危害性數值模擬

為了解43上13工作面回采過程中沖擊地壓顯現狀況，采用RFPA數值模擬軟件進行模擬分析。

2.1 網格劃分

模型網格劃分為170 m×240 m(圖1)，在Y方向上均布加載15 MPa，X方向加零位移約束，計算步數為3步(包括步中步)。

圖1 43上13工作面數值模擬網格

2.2 數值模擬各巖層參數

力學參數以地質報告和現場實測數據為準，結合數值模擬反演所得數據進行綜合分析。巖層參數如表1所示。

表1 模型巖層力學參數

2.3 數值模擬分析

經過數值模擬，分析43上13工作面超前支承壓力分布情況，見圖2。

圖2 43上13工作面垂直應力監測

由圖2可知，工作面超前支承壓力明顯影響范圍超前14～15 m處，峰值位置超前6～7 m處。

2.4 現場實測分析

從頂板動態儀監測結果(圖3)可得出，在工作面前方3～16 m存在超前壓力影響。對43上13工作面進行了30 m的超前支護，能夠有效地控制開采對工作面巷道的影響。

圖3 43上13工作面頂板動態儀監測

3 43上13工作面沖擊危害性預防措施

遵照沖擊地壓危險區域的治理程序“監測→解危→效果檢驗→再治理→危險解除”，及時消除沖擊地壓危險隱患[1-3]。

3.1 大直徑鉆孔卸壓方法

在監測出沖擊地壓危險區域，采取大直徑鉆孔卸壓[4-6]。鉆孔直徑不小于110 mm，垂直于巷幫，孔間距不大于3 m，深度16 m，鉆孔距底板1.2 m左右，單排布置。

若沖擊危險區域不易施工大直徑鉆孔，也可采取中等直徑鉆孔卸壓預處理。采用德國哈澤瑪格公司生產的FIV型手持式氣動鉆機，鉆頭直徑65 mm或國產ZQS-65/2.5手持式氣動鉆機，鉆頭直徑75 mm，施工卸壓鉆孔，垂直于巷幫，間距1 m(或采用2 m/組，3孔/組布置)，鉆孔深度16 m，鉆孔距底板1.2 m左右，單排布置。

3.2 深孔爆破卸壓方法

在巷道幫部每隔3 m布置一個深孔爆破卸壓孔，孔徑42 mm，孔深10 m。選用礦用乳化炸藥(藥卷長度150 mm，重100 g)，每孔裝30卷，重3.0 kg，長度為4.5 m；采用正向裝藥，孔內均勻布置4個并聯的雷管，采用MFD-150型起爆器，一次起爆1個炮眼。

4 結 論

按照東灘煤礦特厚煤層綜放工作面沖擊危險監測體系、沖擊危險控制體系和安全管理制度的要求，采取爆破卸壓、大直徑鉆孔卸壓解危等綜合防治措施，并實行監測→解危→效果檢驗→再治理→危險解除的管理流程，有效地減少了礦壓顯現的強度，取得顯著的防治效果。

[1] 齊慶新,竇林名.沖擊地壓理論與技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,2008.

[2] 高明仕,竇林名,張 農，等.沖擊礦壓巷道圍巖控制的強弱力學模型及其應用分析[J].巖土力學，2008,29(2):359-364.

[3] 胡國偉,靳鐘銘.大采高綜采工作面礦山壓力觀測及其顯現規律研究[J].太原理工大學學報，2006(2):127-130.

[4] 錢鳴高,繆協興,許家林，等.巖層控制的關鍵層理論[M].徐州:中國礦業大學出版社,2000.

[5] 竇林名,何學秋.沖擊地壓防治理論與技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,2002.

[6] 齊慶新.我國沖擊地壓現狀與研究進展——采礦工程新論[M].北京:煤炭工業出版社,2005.

2016-09-09)

馬福軍(1978—)，男，通防部部長，助理工程師，272100 山東省濟寧市。