近距離煤層沖擊地壓防治技術研究

李善斌

摘 要：沖擊地壓是煤礦開采工作中的一種常見災害，其類型屬于煤巖體動力災害，在煤礦的開采強度和開采深度提升的同時，其發(fā)生概率也會隨之提升。在近距離煤層的開采工作中，上部煤層開采對下部煤層巷道位置的確定和開掘時間的確定是該項工作中的巨大挑戰(zhàn)。由于煤層應力作用雙重疊加，導致能量累計過大，會使沖擊地壓的危害更加明顯。鑒于此種情況，下文中筆者將對近距離煤層沖擊地壓防治技術進行研究分析，從而在根源上解決此類問題。

關鍵詞：近距離煤層；沖擊低壓；防治技術；研究

引言

沖擊地壓是煤巖體中累積的應變能突然釋放而產(chǎn)生的一種危害性能量，尤其是在近距離空間交叉煤礦采場當中，上部采場在向下部煤層巷道掘進的過程中，掘進迎頭處的煤體上部應力強度增加，在能量聚集到一定程度時就會造成煤體的損壞，掘進巷道迎頭處的松動煤體會噴出，進而造成嚴重的人員傷亡。因此為保證煤礦開采的安全性，必須通過有效手段，防止沖擊地壓對煤礦開采過程中所帶來的危害。

一、近距離煤層開采的具體部署

在煤礦開采工程的上部工作面布置工作中，要注意上部的煤層工作面對下部煤層工作面的保護作用。如果煤礦開采區(qū)的煤層存在斷層狀況的話，就會增加沖擊地壓的危險程度，因此在進行下部煤層工作面的布置和開采工作時，要結合上部煤層工作面的位置和強度，進行統(tǒng)籌考慮，從而對布局位置和開采關系進行細致的優(yōu)化。具體的布置工作可以分為以下幾個方面：

1.工作面巷道的布局工作

工作面巷道的布局工作主要遵循兩個原則。一是空間合理性，在對工作面煤層進行下行開采是，上部工作面在回采工作結束之后會向下部煤層工作面?zhèn)鬟f一種卸壓的作用力。鑒于這種情況，工作人員在上部工作面回采完成之后會留下具備一定寬度的煤柱。一般來說，煤柱的底部區(qū)域為增壓區(qū)，其應力應當大于原巖應力，同時在采空區(qū)的下半部分為卸壓區(qū)，應力應當小于原巖應力。在實際的操作當中，為了使下部煤層的工作面始終處于低應力狀態(tài)，相關工作人員需要在上部煤層工作面煤體邊緣處內錯一定距離來布置下部的煤層巷道，從技術的應用現(xiàn)狀來看，近距離煤層回采巷道的布置方式主要有三種，分別為：外錯式布置、內錯式布置以及重疊式布置，具體細節(jié)如下圖所示。

二是時間合理性。在近距離下行工作面煤層開采工作中，不僅要注重空間布局，時間上的布局同樣不可忽視，充分協(xié)調上下煤層的開采時間，在時間上做到統(tǒng)籌規(guī)劃。在煤礦開采的過程中，上下煤層的工作面不可同時進行開采工作。如果開采工作量大導致時間無法錯開時，我們可以通過時間角度的合理布局來實現(xiàn)近距離煤層的同采同掘。在開采時間關系的把控上，要確保下部工作面巷道進行采掘工作時在上部工作面的采掘范圍之外，之后要保證上部工作面的采空區(qū)頂板具有足夠的穩(wěn)定性，在上述工序確定完畢之后，下部工作面才能夠開始采掘工作。

2.確定相對安全距離

在近距離煤層的開采過程中，上層煤礦的回采工作使下層煤礦分為三個區(qū)域，分別是原巖應力區(qū)、增壓區(qū)和卸壓區(qū)，具體結構圖如下所示。因此三者之間范圍的確定對于安全生產(chǎn)來說是至關重要的。

當近距離煤層進行相向開采活動時，要合理規(guī)劃上部煤層對下部煤層的增壓作用，設置合理的安全距離，并對停掘時間進行合理分配，如果分配不合理的話就容易造成沖擊地壓的安全事故。

同時，當上部煤層不再影響下部煤層巷道安全時，下部煤層巷道就可以開展掘進工作，以空間為基點來推算上組煤與下組煤之間背向采掘的最小安全距離。

二、近距離煤層沖擊低壓防治技術的優(yōu)化策略

1.優(yōu)化煤層工作面的開采布局

在防沖優(yōu)化工作開始之前，工作人員要充分考量上煤層開采應力場的分布情況，之后對下煤層工作面進行優(yōu)化處理，設計下煤層工作面的支護參數(shù)。從上煤層采空區(qū)側向支撐壓力的分布狀況來看，要根據(jù)下煤層避開上覆巖層所傳遞的應力集中特點，來選擇合適的巷道布置形式。一般來說，下煤層工作面與上煤層采空區(qū)邊緣的內錯長度不能小于5m，通過這樣的設置能夠充分保證下部巷道的穩(wěn)定性。

2.巷道斷面以及巷道參數(shù)的優(yōu)化

首先相關工作人員要著力提升巷道圍巖結構的抗沖擊能力，對巷道斷面進行優(yōu)化設計。如果巷道的斷面形狀為矩形的話，就會在巷道頂角和底角處發(fā)生損壞。鑒于這種情況，我們可以將巷道的斷面設計成梯形，這樣能夠減小頂板的暴露寬度，緩解頂板下沉的狀況，使棚梁的支護能力得到提升。此時我們可以使用礦用工字梁，將棚梁設置在相鄰兩排的錨桿之間，并將其固定在梁架當中。在頂部使用均勻背板進行加固，這樣可以使圍巖的抗形變能力得到提升，繼而優(yōu)化圍巖的支撐性能。同時根據(jù)煤礦開采現(xiàn)場的實際情況，我們還可以使用支撐式柱腿來進行加固，在兩煤層之間4m之內的區(qū)域使用上留頂煤和下破底板巖石的方式來保證頂板的夾矸厚度，從而使頂板支護結構更加安全穩(wěn)定。

3.巷道圍巖支護技術的優(yōu)化

在該項工作中，我們可以將圍巖的應力狀態(tài)進行改變，使圍巖從兩向應力狀態(tài)轉換為三向受力狀態(tài)。同時由于沖擊性地層內巷道對圍巖支護結構和強度具有非常高的要求，需要具備非常強大的抗沖擊能力，而在一些比較復雜的地理環(huán)境例如斷層帶、巖層蓄水區(qū)和圍巖破碎帶當中，其圍巖支護結構受到外部環(huán)境的干擾程度較嚴重，因此在這種情況下我們可以使用綜合性的支護技術來提升圍巖的整體強度，目前錨網(wǎng)索和U型鋼的復合型支護技術在煤礦工程中應用比較廣泛，是一種性能極佳的圍巖支護技術，工作人員可以根據(jù)開采現(xiàn)場的實際情況加以應用。

總結

近距離煤層沖擊地壓的防治技術需要從煤層開采的布局工作入手，并在實際采掘的過程中根據(jù)實際情況進行具體優(yōu)化，只有通過這種綜合性的方式。才能夠最大限度地杜絕沖擊地壓所帶來的危害。在本文中筆者對近距離煤層采掘工作的具體布局以及采掘過程中的具體優(yōu)化措施作了詳細的分析，望相關部門及工作人員能夠結合實際情況，進行有效應用。

參考文獻

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