周川+王煥偉+魏文輝+孫亮

摘 要：隨著礦井開采深度的增加及部分采區(qū)受上覆采空區(qū)不規(guī)則煤柱等綜合因素的影響，沖擊地壓是近年來采煤工作面的主要災(zāi)害，治理不當(dāng)會對礦井帶來嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患，甚至引發(fā)傷亡事故，本文結(jié)合濟(jì)寧三號煤礦18304工作面實(shí)際情況，詳細(xì)介紹了綜采工作面沖擊地壓解危綜合技術(shù)的應(yīng)用，為今后煤礦企業(yè)類似工況下的安全生產(chǎn)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：開采深度；不規(guī)則煤柱；防沖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.214

1 工作面概況

183下04工作面位于十八采3下回風(fēng)巷的北側(cè)，東鄰183下03工作面，西鄰183下05工作面，南至設(shè)計(jì)停采線，工作面上方為183上04采空區(qū)。工作面推進(jìn)長度1751.80m，凈面長300m，煤層厚度為1.60～5.40m，平均厚度3.50m。

工作面基本頂為細(xì)砂巖及中砂巖，厚度為9.85～30.63m，平均厚度為15.52m。直接頂為粉砂巖，厚度為0～2.0m，平均厚度1.20m?；镜诪榉凵皫r，厚度為5.17～15.00m，平均厚度為10.52m。直接底為泥巖，厚度為0～1.35m，平均厚度為0.70m。

地層整體為一南北高中間低，向西傾伏的向斜構(gòu)造，局部發(fā)育次級寬緩的波狀起伏。工作面共發(fā)育18條斷層，均為正斷層，最大落差4.6m，工作面回采接近這些斷層時，在采動作用下，斷層帶巖層發(fā)生滑移運(yùn)動，是礦震的多發(fā)區(qū)，震動頻次與能量均會上升，因此，此區(qū)域的沖擊危險程度也相應(yīng)增加，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測力度。同時，斷層帶附近頂板相對破碎，應(yīng)加強(qiáng)頂板管理與支護(hù)。

根據(jù)3下煤及圍巖沖擊傾向性測定結(jié)果，3下煤單向抗壓強(qiáng)度15.99MPa、動態(tài)破壞時間54.82ms、沖擊能指數(shù)4.93、彈性能指數(shù)4.67。沖擊傾向性為：弱沖擊傾向。在一定的煤層賦存條件、地質(zhì)條件、開采條件、大面積采空區(qū)懸頂?shù)葪l件下，有發(fā)生沖擊地壓的危險。

2 沖擊地壓危險程度評價

根據(jù)中國礦大對濟(jì)三礦183下04工作面沖擊危險性評價論證，結(jié)合濟(jì)三礦地質(zhì)及開采條件，分析如下：

（1）183下04工作面標(biāo)高為-738.6～-783.9m，平均為-761.3m。煤層埋深處于沖擊地壓發(fā)生深度，地應(yīng)力集中區(qū)域有發(fā)生沖擊的可能。

（2）工作面基本頂為細(xì)砂巖及中砂巖，厚度為9.85～30.63m，平均厚度為15.52m。存在厚層堅(jiān)硬頂板，在一定的開采條件下形成大面積懸頂，容易造成了較大的應(yīng)力集中。

（3）183下04工作面上方為183上03、183上04采空區(qū)，西側(cè)3上煤層為183上05、183上06采空區(qū)，3上煤層的開采可以對3下煤起到一定的卸壓保護(hù)作用，但是由于煤層條件與地質(zhì)構(gòu)造的限制，3上煤層工作面并未能對183下04工作面實(shí)現(xiàn)完全卸壓保護(hù)，3上煤層工作面寬度發(fā)生變化時，支承壓力集中程度高，并且向下傳遞，對3下煤的回采影響較大，因此，183下04輔順在回采過程中，應(yīng)力集中，沖擊危險性高，應(yīng)加強(qiáng)卸壓與監(jiān)測。

（4）斷層對沖擊地壓影響較大，特別是未揭露靠近兩巷的隱伏斷層可能存在構(gòu)造應(yīng)力，斷層下盤受擠壓影響，容易形成應(yīng)力集中區(qū)域，需要加強(qiáng)監(jiān)測。

（5）工作面一次見方期間，上覆巖層運(yùn)動程度加劇，沖擊危險性增加，見方期間應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

（6）類比其它采區(qū)3下工作面的沖擊地壓顯現(xiàn)情況及根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)編制的《濟(jì)寧三號煤礦183下04工作面沖擊危險性評估及防沖方案設(shè)計(jì)》以及依據(jù)3下煤及圍巖沖擊傾向性及各種沖擊因素分析，確定此工作面回采期間沖擊危險等級整體評估為Ⅱ級，即為中等沖擊地壓危險。

3 推進(jìn)過程中的壓力顯現(xiàn)情況

183下04工作面回采期間在工作面推進(jìn)至130m；145m時出現(xiàn)三次不同程度的沖擊地壓動力顯現(xiàn)，發(fā)生時不同程度出現(xiàn)頂板震動掉渣、幫部上端煤矸鼓出、底板開裂、底板有彈起震感、震動點(diǎn)附近巷道煤塵飛揚(yáng)能見度極低的現(xiàn)象。現(xiàn)場經(jīng)鉆屑法監(jiān)測、微震監(jiān)測均存在沖擊危險，震動能量最大達(dá)1.1×105J。隨后工作面臨時停采采取一系列解危措施并制定生產(chǎn)時的特殊管理規(guī)定。

4 工作面沖擊地壓解危治理措施

在強(qiáng)沖擊危險區(qū)域及中等沖擊危險區(qū)域施工大直徑卸壓鉆孔超前預(yù)卸壓，回采期間在監(jiān)測出沖擊地壓危險區(qū)域，及時采取大直徑卸壓鉆孔、深孔爆破或水力致裂等方法進(jìn)行解危卸壓處理。

4.1 超前預(yù)卸壓大直徑鉆孔

（1）施工范圍。劃定的強(qiáng)沖擊危險區(qū)域0～370m，1100～1240m東西兩幫施工鉆孔，370～1100m區(qū)域在東幫施工鉆孔。

（2）鉆孔布置方式。卸壓鉆孔布置在巷道實(shí)體煤幫，采用手持式氣動鉆機(jī)或履帶式鉆機(jī)施工，鉆孔直徑150mm，鉆孔深度為15m（或見巖石）。鉆孔單排布置，垂直于巷幫，距巷道底板高度1.5m左右，布置在煤層中，鉆孔間距為2m。

4.2 回采期間解危措施

（1）大直徑卸壓鉆孔。如通過微震、應(yīng)力在線或鉆屑法監(jiān)測有沖擊危險時，在沖擊危險區(qū)域，采用手持式氣動鉆機(jī)或履帶式鉆機(jī)，配合直徑為110mm或150mm鉆頭施工卸壓鉆孔，垂直于巷幫，間距不大于2m，鉆孔深度為15m（或見巖石），鉆孔距底板1.2m左右，單排布置。

（2）煤體爆破卸壓。因現(xiàn)場條件限制大直徑卸壓鉆孔無法施工或鉆孔卸壓效果無法滿足解危要求時，將采用煤體爆破卸壓。爆破卸壓孔布置在巷道幫部，每隔3～5m布置一個，爆破卸壓孔直徑42mm，距底板1.0～1.3m。

爆破孔的孔深一般要求等于或大于3.5倍采高或巷道高度，一般取8～12m；爆破孔布置及裝藥量一般根據(jù)眼深等具體條件而定，孔間距一般取3～6m，每孔裝藥長度一般為孔深的40%，炸藥采用煤礦許用水膠炸藥，剩余炮眼長度全部用水炮泥和粘土炮泥封口，裝藥采用塑料軟管防護(hù)式反向裝藥，每孔均勻布置3個同段毫秒延期電雷管，孔內(nèi)并聯(lián)連線，每次只能起爆一個炮眼。

（3）水力致裂。卸壓鉆孔采用普通地質(zhì)鉆機(jī)施工，施工過程中記錄鉆進(jìn)過程中每米鉆孔巖性的變化情況及施工過程中的動力現(xiàn)象和其他特殊情況。

回采期間經(jīng)過鉆屑法等沖擊地壓監(jiān)測方法監(jiān)測有沖擊危險時，采用大直徑卸壓鉆孔或煤體爆破卸壓無法達(dá)到解危效果時，可對輔順或膠順危險區(qū)域?qū)嶓w煤側(cè)進(jìn)行頂板致裂卸壓，始終保持超前工作面煤壁80～100米范圍。鉆孔直徑48～54mm，鉆孔垂直或與頂板水平夾角85°，孔深以基本頂厚度為基準(zhǔn)，孔間距10-15m，確保孔深應(yīng)達(dá)到基本頂中上部。每孔致裂時間不低于10分鐘、不大于30分鐘。解危處理后，必須采用鉆屑法進(jìn)行效果監(jiān)測，無法利用鉆屑法進(jìn)行效果檢驗(yàn)時，可采用應(yīng)力在線監(jiān)測法及微震系統(tǒng)監(jiān)測法進(jìn)行效果監(jiān)測。