礦井沖擊地壓防治探究

張振濤+王光民

摘 要：沖擊地壓作為煤礦深井開采時代的井下常見地質(zhì)災(zāi)害種類，對井下生產(chǎn)作業(yè)安全有著嚴(yán)重威脅。文章以此為對象，針對礦井沖擊地壓的防治開展分析研究。文中筆者結(jié)合具體工程實際，在分析礦井沖擊地壓危險性的基礎(chǔ)上，從防治技術(shù)和安全施工兩方面，對如何實現(xiàn)井下沖擊地壓的有效規(guī)避井下分析總結(jié)，希望能夠?qū)ζ渌V井的生產(chǎn)安全開展提供有力指導(dǎo)與借鑒。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓；危險性分析；防治技術(shù)；安全施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.097

0 引言

梁寶寺煤礦3504及3502（里）工作面位于3500采區(qū)西部，3502（外）工作面東北約123m。為當(dāng)前梁寶寺煤礦主采煤層，所賦存煤層為3#氣煤，煤層總厚4.6～7.4m，平均6.5m，煤層厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡單，煤層普氏硬度系數(shù)f=1.8。

1 井下沖擊地壓危險性分析預(yù)測

3504皮帶順槽及3502（里）工作面平均埋深在920m左右，超過容易誘發(fā)沖擊地壓的深度（500m），煤層具有強沖擊傾向性，順槽在掘進過程中受巷道埋深、煤巖體的沖擊傾向性、掘進巷道區(qū)域的應(yīng)力水平、掘進方法、掘進速度等多因素的綜合影響。結(jié)合3504掘進基本力學(xué)環(huán)境，運用沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)法，并輔助以構(gòu)造分析、工程類比等方法計算巷道掘進過程應(yīng)力狀態(tài)和沖擊傾向性指數(shù)對“發(fā)生沖擊地壓”的隸屬度，得出發(fā)生沖擊地壓的可能性指數(shù)U=1。

根據(jù)巷道沖擊危險性的多因素耦合評價方法，綜合考慮巷道埋深、構(gòu)造分布、相鄰開采關(guān)系、煤柱等因素，將3504軌道順槽、皮帶順槽及切眼整體上均劃分為高度危險區(qū)。

2 沖擊地壓防治技術(shù)分析

（1）超前卸壓。深孔超前卸壓用大直徑鉆在掘進迎頭打平行巷道軸線的大直徑卸壓孔，掘進迎頭布置3個鉆孔，三花眼布置，鉆孔深度20m，孔徑Φ150mm，大直徑鉆孔卸壓處理參數(shù)如表1所示。鉆孔循環(huán)施工，每推進10m，施工一組超前鉆孔，預(yù)留10m的安全距離。

對于超前鉆孔實施困難的區(qū)段，應(yīng)力水平較高，沖擊危險性大，應(yīng)立即停止掘進，建議采用液壓鉆機或液壓鉆車?yán)^續(xù)施工超前鉆孔，直至達到上述要求后，再緩慢掘進。

（2）巷道兩幫卸壓。人行道側(cè)滯后迎頭35m、非人行道側(cè)滯后迎頭40m施工幫部卸壓孔；幫部大直徑鉆孔卸壓方法，需要依據(jù)不同危險區(qū)劃定情況，有針對性的進行防治，多因素耦合評價方法綜合考慮了煤巖體的沖擊傾向性、開采區(qū)的應(yīng)力集中水平、關(guān)鍵層的運動以及構(gòu)造活化等因素的綜合作用。將掘進期間順槽的危險性按危險程度由低到高依次分為：一般、中度、高度危險性。幫部卸壓孔采用沿巷道軸線方向平行布置，具體參數(shù)如表2。

（3）底板卸壓。對于沿煤層頂板掘進，留有底煤的地方，應(yīng)當(dāng)采取煤層底板的卸壓措施。爆破斷底要求：不能因為切槽而大面積破壞底板，更不能破壞原來的順槽支護。鑒于順槽掘進過程中煤層厚度不均的情況，采取不同的卸壓方案。當(dāng)?shù)酌汉穸刃∮?m時，采取底板鉆孔注水方案。底板鉆孔直徑為110mm，間排距為1m，打完鉆孔后及時注水軟化底板。當(dāng)?shù)酌汉穸却笥?m時，采取爆破斷底卸壓措施，使底板形成楔形防沖結(jié)構(gòu)。爆破采用隔孔裝藥結(jié)構(gòu)，孔間距1m，孔徑42mm左右，沿底角45°向下，鉆孔深度達到底板堅硬巖層，裝藥量2～3kg，觀察爆破效果，再決定增加或減少藥量。

3 沖擊地壓安全施工原則

（1）掘進工作面之間的距離小于150m時，采煤工作面與掘進工作面之間的距離小于350m時，必須停止其中一個工作面；（2）迎頭出現(xiàn)能量超過10000J的微震事件或微震頻次（能量）明顯增加時，重點加強對工作面危險性研究分析，必要時研究制定針對性措施；（3）除底腳錨桿外，所有支護錨桿（索）使用10#鐵絲防崩固定，兩幫嚴(yán)禁亂掛剛性物件。迎頭外100m范圍內(nèi)不得存放閑置物料、設(shè)備等，正常使用的設(shè)備必須用3分鋼絲繩或?qū)Ｓ蒙潭ㄆнM行生根固定。將專用皮帶自物料底部纏繞一圈，用托盤和錨桿帽將皮帶固定在幫部底腳錨桿上，拉緊不得松動；（4）后部巷道存放的閑置物料、木料、支護材料等小件必須歸類，統(tǒng)一存放，碼放高度不超過1m，平行于巷道擺放；（5）掘進期間迎頭外100米范圍內(nèi)不得超過3人，嚴(yán)禁無關(guān)人員逗留，并在100米位置處懸掛警示牌板，安監(jiān)員和盯班干部負(fù)責(zé)現(xiàn)場管理。根據(jù)沖擊危險區(qū)劃分，在巷道內(nèi)懸掛沖擊危險警示牌版；（6）作業(yè)人員應(yīng)注意動力顯現(xiàn)變化，不得在高度沖擊危險區(qū)、錨桿失效或其它支護薄弱地點休息。發(fā)現(xiàn)底板突然鼓起，煤壁外鼓、煤炮頻繁、頂板下沉速度明顯增大（大于5mm/d）、錨桿（索）崩斷嚴(yán)重、打眼卡鉆、吸鉆異常強烈等異常動力顯現(xiàn)及煤粉值達到紅色預(yù)警指標(biāo)時，跟班干部、安監(jiān)員及班組長要立即組織人員撤離危險區(qū)，做好警戒，并向生產(chǎn)科和防沖科匯報。

4 總結(jié)

隨著煤礦開采深度的不斷加深，沖擊地壓成為礦井安全生產(chǎn)中的常見災(zāi)害，對礦井生產(chǎn)安全和作業(yè)人員生命健康有著極大的威脅。針對這一現(xiàn)狀，礦井管理者必須立足自身礦井實際，在分析礦井沖擊地壓危險性的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的沖擊地壓防治技術(shù)和施工措施，從而為確保深井施工的安全開展提供有力保障。

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