回采工作面冲击危险性评价及防治技术研究

李权　赵西坡　王乐

摘 要：唐口煤矿5301工作面采深近千米，在高采深条件下，巷道所处的围岩应力环境大为改变，高应力现象将尤为突出，由此带来的冲击地压等煤岩动力灾害已成为影响矿井安全生产的一大难题。为防止深井条件下破坏性冲击地压的发生，该文采用综合指数法进行工作面冲击地压危险性评价，利用钻孔卸压和爆破卸压进行冲击地压防治，为5301工作面安全开采提供了保障。根据对唐口煤矿5301工作面冲击地压危险性评价方法与防治技术的研究，对具有类似条件下的煤层开采，具有相应的借鉴作用。

关键词：冲击地压 危险性评价 综合指数法 防治 爆破卸压

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0047-01

唐口煤矿5301工作面采深为-990m，属深部开采。在深井重力应力场约束下保存的构造应力场以及采动造成的集中应力已使煤（岩）体产生强烈的破坏，发生严重的、频繁的冲击地压，给矿井的安全和生产带来巨大的影响[1]。由此，对于深部开采时冲击地压的评价和防治尤为重要，针对该研究现状，该文以唐口矿5301工作面为主要实践点，进行冲击地压的危险性评价和防治技术研究，为该矿类似条件的采区开采提供理论依据和借鉴。

1 工作面概况

1.1 工作面基本情况

5301工作面地面位于唐营村东北侧，该面井下东侧为南部轨道大巷和南部胶带大巷，皮带顺槽与南部胶带大巷相连；西至井田边界煤柱，南部为未开拓的实碳区，北部距1302采空区40m。该工作面设计开采煤层为3上煤，煤层平均厚度为4.60m。顶板为细砂岩、粉砂岩，底板为粉砂岩。煤层赋存稳定，煤层倾角1～10°，5301工作面揭露情况。

1.2 工作面冲击地压基本情况

该工作面回采煤层为3上煤，3上煤层属于3类，为具有强冲击倾向性的煤层；3上煤层顶板属于Ⅱ类，为具有弱冲击倾向性的顶板岩层。

2 冲击地压危险性评价

根据开采位于5301工作面西北侧460 m处的1304综放工作面的矿山压力观测资料，老顶初次来压期间各支架压力峰值较大。而5301工作面又受断层、褶曲构造、顺槽超前支承压力影响，尤其是当经过1302采空区时，由于5301工作面与1302采空区之间仅40m煤柱间隔，预计5301工作面具有严重的冲击危险性。

根据5301工作面地质条件，确定冲击地压主要影响因素为开采深度、煤层的冲击倾向性和坚硬顶板岩层等，由文献[2]，同时根据实测研究可知5301工作面地质因素影响下的冲击地压危险性指数Wt1=0.79，具有强冲击危险性。

由开采技术条件导致的冲击地压危险指数如表1所示。

5301工作面开采技术因素影响下的冲击地压危险性指数Wt1=0.76，具有强冲击危险性。主要影响因素为开采区域周围的采空区及断层。

3 冲击地压防治技术研究

3.1 钻孔卸压

钻孔卸压的实质是利用高应力条件下，煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，使煤层卸压、释放能量，消除冲击危险[3]。

大直径钻孔参数：大直径钻孔卸压孔深度20m，孔间距2m，孔径Φ110mm，钻孔斜向上3～5°，钻孔距离地板1.2m。

3.2 爆破卸压

卸压爆破是对具有冲击地压危险的局部区域，用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。

钻孔参数：爆破孔深度为6.0～180.0 m，孔间距5 m，孔径Φ42 mm，钻孔斜向上4～5°，钻孔和地板距离为1.3 m，装药量为1/3～1/2（500 mm一个药卷，需要6～10个药卷，反向安装）。

4 冲击地压应力监测

采用应力监测技术进行卸压后的监测，检验卸压效果，在5301工作面轨道顺槽断层区域安装6个钻孔应力计，标号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#，测得数据如表2所示。

根据矿井其他工作面的应力监测经验，确定冲击地压预警值为8 MPa。通过钻孔卸压和爆破卸压，应力计由8.4～8.6 MPa降到2.3～2.7 MPa，冲击危险性大大降低，起到了明显的卸压效果。

5 结语

（1）5301工作面受断层较多，埋深大，受断层、褶曲构造、顺槽超前支承压力影响较大，为具有冲击倾向性的煤层。

（2）对5301工作面进行了钻孔卸压和爆破卸压，通过综合指数法进行冲击危险性评价，5301工作面的冲击地压危险性指数Wt=0.79，属于强冲击危险性。

（3）利用钻孔应力计对5301工作面进行卸压前后的应力监测，由卸压前的8.4～8.6 MPa降到卸压后2.3～2.7 MPa，卸压效果明显。

（4）该文所采用的技术研究为该矿类似条件的采区开采提供了理论依据和借鉴，对类似条件下的煤层开采具有一定的借鉴作用。

参考文献

[1] 潘立友，张立俊，刘先贵.冲击地压预测与防治实用技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006：25-34.

[2] 窦林名，何学秋.冲击地压预防治理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001：19-46.

[3] 钱鸣高，石平五，徐家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.endprint