南一1207綜采工作面防沖探析

溫泉 田旭 張帥弛

鐵法能源公司大隆礦兩防辦 遼寧調(diào)兵山 112700

隨著我國(guó)煤炭采掘深度的增加和采掘強(qiáng)度的增大，沖擊地壓事故發(fā)生率呈上升趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅著煤礦開采的安全，防治沖擊地壓的重要性日漸凸顯。目前大隆礦采取煤巖體卸壓方法有爆破卸壓、大直徑鉆孔卸壓等[1]。

1 南一1207工作面概況

1.1 工作面布置情況

大隆礦位于鐵法煤田的中西部，井田走向長(zhǎng)（東西）4.43km，傾斜寬（南北）2.58km，面積為13.55km2。南一1207工作面位于二水平南一采區(qū)的南部，工作面東側(cè)、南側(cè)以大隆井田邊界保護(hù)煤柱為界以外為大興煤礦，本礦井1207工作面與大興煤礦北二采區(qū)1203工作面采空區(qū)之間最近距離為43m；西側(cè)以FW2-2斷層為界；北側(cè)以F15斷層為界；上部為706工作面采空區(qū)。

工作面平均面長(zhǎng)427m，面寬260/214m，面積為106770m2。標(biāo)高-568--655m，埋深約644.3-727.3m。所采煤層為二水平南一采區(qū)12#層煤，為復(fù)合煤層，煤質(zhì)一般。最大厚度為4.60m，最小為2.40m，平均為3.50m，煤層厚度變化較大。局部含多層夾石，單層夾石最大厚度為1.70m，最小為0.10m，夾石累計(jì)平均為1.50m。

1.2 工作面地質(zhì)情況

12#煤層呈單斜構(gòu)造，北側(cè)高，南側(cè)低，傾向160°-180°，傾角3-12°。南一1207附近主要斷層F44（落差0-8.0，較大影響）、F44-1（0-8.0，較大影響）、F44-2（0-8.0，無(wú)影響）、FS11207-7（0-2.20，有一定影響）、FW2-2（0-55.0，有一定影響）。

1.3 煤的沖擊傾向性

北京科技大學(xué)測(cè)定的12#煤層煤體動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT=2467ms，彈性能WET=2.932，沖擊能指數(shù)KE=3.814，單軸抗壓強(qiáng)度σ=12.063MPa，因此該煤層具有弱沖擊傾向性。

1.4 沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分

根據(jù)南一1207工作面臨近和揭露斷層，南一1207工作面回順側(cè)存在2#巖墻，并且工作面上部煤層情況、初次來(lái)壓、見方、超前支撐壓力、采深等共劃分10個(gè)沖擊危險(xiǎn)區(qū)。其中具有中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)共有四個(gè)，分別為回順0-87m，87-350m；運(yùn)順0-100m，，240-320m。

1.5 沖擊地壓區(qū)域巷道支護(hù)方式

（1）在南一1207回順中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)在原有錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)外又安設(shè)26組替棚支架補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（2）在南一1207運(yùn)順超前支護(hù)外設(shè)液壓?jiǎn)误w支護(hù)。

2 “四位一體”綜合防沖措施

2.1 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

南一1207綜采工作面回采期間采用SOS微震監(jiān)測(cè)法、應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)法、鉆屑法、礦壓觀測(cè)法預(yù)測(cè)沖擊地壓區(qū)域巷道的沖擊危險(xiǎn)性[2]。

（1）SOS微震監(jiān)測(cè)法。礦井已安設(shè)22臺(tái)微震拾震器，對(duì)全礦井所有采掘工作面24H動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，其中南一1207周圍共安設(shè)6臺(tái)微震拾震器，當(dāng)震動(dòng)能量超過(guò)1×105J時(shí)，震源位置在綜采工作面前后150m，運(yùn)、回順煤幫左右50m范圍內(nèi)達(dá)到此臨界值必須撤人，并且通知兩防辦和礦值班領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作，并采取鉆屑法確定危險(xiǎn)區(qū)域，實(shí)施防沖解危措施。

（2）應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)法。在南一1207綜采工作面共安設(shè)16臺(tái)數(shù)字壓力計(jì)監(jiān)測(cè)液壓支架工作阻力，確定工作面合理的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距；在運(yùn)、回順共安設(shè)10臺(tái)圍巖應(yīng)力傳感器，對(duì)巷道頂?shù)装逡平窟M(jìn)行在線觀測(cè)；在運(yùn)、回順安裝10臺(tái)錨桿測(cè)力計(jì)傳感器，監(jiān)測(cè)錨桿是否發(fā)生屈服和破斷，評(píng)價(jià)巷道圍巖的穩(wěn)定性和安全性；在工作面兩順上幫超前200m安設(shè)12組鉆孔測(cè)力計(jì)傳感器，監(jiān)測(cè)回采期間的支撐壓力和媒體應(yīng)力。

（3）鉆屑法。在巷道兩幫進(jìn)行取屑檢測(cè)，孔深10m，孔徑Φ42mm，距底板1.0-1.5m，單排布置，鉆孔方向與煤層傾向平行，鉆孔間距20m，中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)間隔2天檢測(cè)一次，弱沖擊危險(xiǎn)區(qū)間隔3天監(jiān)測(cè)一次，每次在運(yùn)回順上下幫各施工5個(gè)，或根據(jù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)到的預(yù)警區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)。檢測(cè)以測(cè)定煤粉重量為主，單位公斤，并觀察施工鉆孔期間是否存在夾鉆、卡鉆現(xiàn)象，是否存在煤粉粒度變大的情況。發(fā)現(xiàn)動(dòng)壓現(xiàn)象比較明顯時(shí)，需加密鉆屑法監(jiān)測(cè)，間距5m。

上述方法在監(jiān)測(cè)區(qū)域預(yù)測(cè)有沖擊危險(xiǎn)時(shí)，實(shí)施大直徑卸壓鉆孔等解危措施。

2.2 防治措施

2.2.1 大直徑鉆孔預(yù)卸壓措施

工作面回采前，在中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)域運(yùn)、回順巷道兩幫施工大直徑預(yù)卸壓鉆孔，鉆孔沿煤層布置，開孔在距巷道底板1.0-1.5m，孔間距2m，鉆孔直徑φ114mm，孔深20m。運(yùn)、回順預(yù)卸壓鉆孔超前工作面200m。

影像學(xué)檢查手段的豐富及相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的深入，MRI檢查中HIZ改變和Modic改變被認(rèn)為是診斷腰部疼痛的重要改變。本研究擬通過(guò)探討MRI中的影像學(xué)改變對(duì)于診斷腰椎管狹窄癥腰痛的臨床價(jià)值。

2.2.2 大直徑鉆孔卸壓措施

（1）當(dāng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)預(yù)警值時(shí)，視為有沖擊危險(xiǎn)，立即停止南一1207工作面一切工作，切斷所有電器設(shè)備電源，采取鉆孔卸壓作為解危措施，孔徑φ114mm。采取卸壓解危措施后，必須利用鉆屑法進(jìn)行效果檢驗(yàn)，直到檢測(cè)值降到臨界值以下，視為解危措施有效。

（2）在達(dá)到或超過(guò)臨界值首個(gè)鉆孔位置，每10m向兩邊施工監(jiān)測(cè)鉆孔確定動(dòng)態(tài)沖擊危險(xiǎn)區(qū)。確定動(dòng)態(tài)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域后，向首個(gè)鉆孔位置兩端每隔3m實(shí)施一個(gè)卸壓鉆孔直到動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)區(qū)邊界。鉆孔垂直于實(shí)體煤幫并且沿煤層傾向、按直線布置，距離底板1.5m，孔徑φ114mm，孔深20m。

2.2.3 鉆孔爆破卸壓措施

采取鉆孔卸壓效果不理想時(shí)采用鉆孔爆破卸壓。在確認(rèn)已形成沖擊危險(xiǎn)的區(qū)域，以一定的爆破參數(shù)實(shí)施卸載爆破[3]。

鉆孔卸壓爆破孔深度15.0m，孔間距為5m，孔徑Φ42mm，鉆孔斜向上3°-7°，鉆孔距離地板1.0-1.8m，裝藥量不大于孔深1/3，裝藥量不大于8kg，用黃泥封滿，正向裝藥。

2.3 效果檢驗(yàn)

采用鉆屑法進(jìn)行效果檢驗(yàn)仍有沖擊危險(xiǎn)性，重新實(shí)施卸壓解危措施，直至防沖措施有效，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)無(wú)沖擊危險(xiǎn)后，方可在采取安全防護(hù)措施的條件下進(jìn)行回采作業(yè)。

2.4 安全防護(hù)措施

（1）南一1207運(yùn)順超前支護(hù)20m安裝替棚支架，運(yùn)、回順距工作面200m范圍內(nèi)工作面作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁人員入內(nèi)。在離大興礦北二1203工作面最近43m處前后100m，每10m安設(shè)一組防沖支架加強(qiáng)支護(hù)，回順其他地點(diǎn)每20m安設(shè)一組防沖支架。回順距小切眼80m，打4排單體（間距1米）加強(qiáng)支護(hù)頂板，中間兩排單體排距2米。小切眼向外共安裝16組防沖支架。

（2）南一1207兩順各設(shè)置2處臨時(shí)避難硐室。臨時(shí)避難硐室需設(shè)置供水管，向外開啟的隔離門，20臺(tái)隔離式自救器，箱式壓風(fēng)自救器4組（每組5個(gè)）。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）SOS微震監(jiān)測(cè)法可以有效的對(duì)南一1207工作面進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)，從2018年12月生產(chǎn)至今工作面共發(fā)生微震事件22次，能量值最大為3.57E+05J，未超過(guò)預(yù)警指標(biāo)。針對(duì)能量顯現(xiàn)集中區(qū)域（與大興礦北二1203綜采工作面采空區(qū)最近43m處），我們采取補(bǔ)打大直徑鉆孔卸壓措施，有效的減少了能量事件的發(fā)生，為南一1207安全回采提供保障。

（2）應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)法、鉆屑法及礦壓觀測(cè)法能夠有效反應(yīng)巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，可以有效預(yù)測(cè)工作面的礦壓規(guī)律，提高生產(chǎn)安全系數(shù)。

（3）卸壓鉆孔措施通過(guò)鉆孔導(dǎo)向巖層內(nèi)部，使得巖層內(nèi)部的壓力分布發(fā)生改變，達(dá)到應(yīng)力集中區(qū)域巖層卸壓的目的，進(jìn)而消除工作面的沖擊危險(xiǎn)性。

（4）南一1207工作面回采期間通過(guò)采取“四位一體”的綜合防沖措施，安全上是切實(shí)可行的。