華亭煤礦上分層殘留“孤島”煤柱下開采解危卸壓技術

2018-08-17 00:14:14王萍

現代礦業 2018年7期

王萍

(甘肅華亭煤業集團華亭煤礦)

華亭煤礦2501采區范圍內地質構造相對簡單，位于1個寬緩近水平的褶曲構造上，北部比南部略高，沒有大的斷裂構造，裂隙較發育，但褶曲構造分布于整個采區，構造應力較大，應力集中程度較高。采區所采的5#煤層為特厚煤層，穩定性好，傾角一般為5°～10°，沖擊傾向性類別為Ⅲ類，即為強沖擊傾向性。煤層偽底為砂質泥巖、粉砂巖。直接底以灰黑、灰褐色含礫中—細粒砂巖為主，含礫泥巖、含礫砂質泥巖次之，局部為黑色碳質泥巖，底板巖性普遍具有似鮞狀結構。250102-2工作面為該礦2501采區二分層首采工作面，其北部為井田邊界，南部為2501采區3條大巷，西部煤層頂部為250104-1采空區，東部煤層頂部為250102-1采空區。250102-2工作面大部分布置于上分層保護層內側，但因250102-1工作面掘進期間未掘到位，250102-2兩順槽部分巷道及切眼將處于上分層類“凸”形的半孤島煤柱下方。該礦250102-2工作面上分層遺留煤柱為三面采空的半孤島型煤柱，是產生應力集中的地點，受數個方向集中應力的疊加作用，因而在煤柱附近最易發生沖擊地壓。煤柱上的集中應力不僅對本煤層開采有影響，還向下傳遞，為下部煤層形成沖擊條件[1]。

1 解危卸壓措施

1.1 孤島煤柱影響段解危卸壓措施

孤島煤柱影響段主要區域為250102-2回風順槽切眼外150 m至切眼處、250102-2運輸順槽切眼外150 m至切眼外100 m處。通過在250102-2兩順槽每隔25 m實施超前大直徑卸壓孔，每次施工4個孔，孔深40 m，在巷幫每隔0.8 m實施大直徑卸壓孔，孔徑108 mm，孔深20 m，來降低和轉移部分由孤島煤柱支承應力疊加造成的應力集中程度，降低沖擊危險性。

1.2 孤島煤柱下方解危卸壓措施

孤島煤柱下方影響段為250102-2運輸順槽切眼外100 m至切眼處以及250102-2工作面開切眼自回風順槽向東30 m處至運輸順槽范圍內，解危卸壓措施如下。

1.2.1 運輸順槽

運輸順槽超前大直徑卸壓參數與煤柱影響區域超前大直徑卸壓參數一致。將運輸順槽原有的巷幫大直徑卸壓孔調整為1組2孔，間距1.6 m，其中1#孔垂直于巷幫施工，孔深20 m，采用φ108 mm鉆頭施工；2#孔布置于巷頂茬角處，鉆孔方位與巷幫垂直，鉆孔傾角與巷幫呈135°夾角，孔深20 m，采用φ108 mm鉆頭施工(圖1)。

圖1 250102-2運輸順槽巷幫卸壓孔布置示意

1.2.2 切眼

250102-2開切眼掘進期間，每掘進4 d施工1組超前大直徑卸壓孔。在巷道中線左右兩側各布置2個孔(1#、2#、3#、4#孔)，左右兩側孔間距為1.5 m，鉆孔距巷道底板分別為1.5，2.5 m，鉆孔傾角與切眼坡度一致，鉆孔垂直于切眼工作面，孔徑108 mm，孔深30 m；在掘進面距兩側巷幫0.5 m處各施工1個大直徑卸壓孔(5#、6#孔)，孔高1.5 m，鉆孔與巷道掘進方向呈30°夾角，鉆孔傾角與切眼坡度一致，孔徑108 mm，孔深20 m(圖2)。250102-2切眼掘進期間，每掘進30 m，在掘進面向外10～40 m 范圍內巷幫間隔5 m實施煤體爆破卸壓，孔徑42 mm，孔深11 m，單孔裝藥量3 kg；在切眼外幫每隔3 m施工1個巷幫大直徑卸壓孔，孔深20 m，孔徑108 mm；在巷底每隔3 m呈梯形施工1組巷底大直徑卸壓孔，孔深20 m，孔徑108 mm。

圖2 切眼超前大直徑鉆孔布置示意

1.3 頂板預斷裂措施

在250102-2開切眼自回風順槽向內35 m處，布置1組頂板爆破深孔，共5個孔，命名為1類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg；在250102-2開切眼靠煤柱側頂板每5 m布置1個鉆孔，共40孔，命名為2類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg；在250102-2運輸順槽內切眼外90 m處，每隔20 m布置1組頂板爆破深孔，1組4孔，共5組，命名為3類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg(圖3)。