工作面冲击地压危险防治方案探讨

乔杰鹏

(汾西矿业集团河东矿，山西 灵石 031302)

工作面冲击地压危险防治方案探讨

乔杰鹏

(汾西矿业集团河东矿，山西 灵石 031302)

以某矿有发生冲击危险的1061工作面为研究背景，针对性地制定了大直径钻孔、煤层注水、煤体卸压爆破、顶板深孔爆破4种卸压措施，并设计出各卸压方案的工艺参数。在工作面推进过程中根据检测结果采取不同卸压方案。

冲击危险；卸压方案；卸压爆破

1 工作面概况

1.1 地质概况

1061工作面是106采区首采工作面，位于第1个区段切眼，里段为岩浆岩侵蚀区，外段靠近106采区大巷保护煤柱，西北方向靠近岱庙断层保护煤柱及岩浆岩侵蚀区，东南方向为1063工作面。工作面走向长753 m、倾斜长183 m，回采10煤层。

10煤层为该采区主采煤层，上距铝质泥岩48 m，下距太原组-灰顶界面60 m。根据布置在1061工作面内的钻孔机底板钻探资料分析可知，工作面煤层倾角平均8°，厚度平均2.5 m，属于中厚煤层。该工作面顶板岩性特征见表1。

1.2 冲击性区域划分

邻近104采区，在开采过程中表现出冲击倾向性。1061工作面布置之前，请相关部门进行了冲击地压区域危险性划分，详见图1和第130页表2。

表1 1061工作面10煤层顶板岩性特征统计表

图1 工作面回采期间冲击危险区域叠加结果

2 防冲方案设计

针对1061工作面的实际情况，对工作面回采阶段采区相应防治措施进行合理的方案设计[1]。

2.1 煤体内大直径钻孔卸压

在1061工作面划分的冲击地压危险区域进行大直径钻孔卸压处理，预卸压至少超前工作面煤壁200 m(为提高卸压效果，在条件允许情况下，可随巷道掘进和工作面回采前进过程中进行大直径钻孔预卸压)[2]。根据该矿实际开采条件和施工工艺条件，选取预卸压钻孔参数如下：

一般危险区域：孔深15 m～18 m，孔径150 mm，孔间距5 m；中等危险区域：孔深15 m～18 m，孔径150 mm，孔间距3 m。

表2 工作面回采期间冲击区域划分

如果减少卸压钻孔直径，则相应缩短孔间距。钻孔距巷道底板1.2 m，平行煤层方向，单排布置，如图2所示。

图2 煤体大直径钻孔布置示意图

2.2 煤层注水

实验室测试显示，煤体的单向抗拉强度与煤的含水率有很大关系。一般情况下，两者呈反比关系。因此，为降低煤层的冲击倾向性，可以通过向煤层内注水的方法来增加煤层含水率，从而达到降低煤层抗压强度，继而降低煤层的冲击倾向性，实现安全开采[3-4]。

技术参数及要求：

1) 煤层注水在超前工作面前方100 m范围以外进行；

2) 为避开注水与煤体卸压爆破、大直径钻孔等的干扰，集中钻孔的错距不小于5 m；

3) 注水钻孔为Φ65 mm，孔深为25 m，封孔长度10 m，注水孔间距15 m；

4) 注水孔布置在巷道两帮，处置巷道，顺层布置，角度应略小于煤层倾；

5) 封孔器安装位置深部距离孔口6 m以上；

6) 注水压力为6 MPa～12 MPa，当注水压力下降5 MPa左右时或注水后巷帮周围的煤体含水率达到4%，认为注水达到效果，可停止注水；

7) 注水期间，必须对注水效果进行观测，并记录好注水流量。

注水孔布置如图3所示。

图3 煤层注水孔布置图

采取上述2种预防卸压措施后，需要及时采用钻屑法进行煤体应力状况检测。对于钻屑异常的区域，需要进一步进行卸压处理，即采取煤体卸压爆破[5]。

2.3 煤体卸压爆破

在工作面前方大约200 m的机巷和风巷内，预先通过钻屑法或者微震监测等手段进行检测，通过判断钻出的煤屑量是否超出临界值，或者在进行打钻过程中是否出现吸钻、卡钻、顶钻等现象来判断具有冲击危险性的区域。采用煤体钻孔爆破卸压，爆破后对卸压效果进行检测，保证降低或解除煤层的冲击倾向性。

钻孔深度大于10 m，孔径Φ42 mm，钻孔间距5 m，封泥长度不小于4 m。煤孔卸压示意图如图4所示。

图4 煤体卸压爆破示意图

鉴于1061工作面顶板岩层的冲击危险性，措施实施后，对存在冲击危险的区域——钻屑异常或监测预警区域，可进一步采取顶板深孔爆破，对顶板进行预裂，降低煤体应力集中程度[6]。

2.4 顶板深孔爆破

顶板爆破范围为工作面超前200 m，钻孔直径65 mm。连线方式采用串联，正向一次起爆。装药采用2#岩石乳胶炸药。

在钻屑异常或监测警区巷道中，沿工作面推进方向顶板每2 m布置1个钻孔。沿巷道方向的钻孔布置在距采帮侧约1.5 m的顶板上。

根据应力集中程度的大小、分布、煤层厚度及老顶的位置，炮眼深度20 m～40 m，单排布置，与水平方向成75°夹角朝向工作面方向，封孔长度10 m，装药长度15 m。钻孔布置平剖面示意图见图5。

图5 顶板深孔爆破钻孔布置示意图

3 冲击地压治理措施效果考察

针对1061工作面的冲击危险性评价结果，采取切实可行的综合防治方法，形成一个较完善的防治体。对于掘进工作面和回采工作面制定了不同的防治措施。掘进工作面，首先通过钻屑法、电磁辐射法

或微震法等方法进行冲击危险性监测，确定好具有强烈冲击区域以后，采用煤体大直径钻孔进行卸压。之后，采取钻屑法监测卸压效果。如果没有达到预期的卸压效果，可以采用钻孔卸压爆破进行卸压。对于回采工作面来讲，除了对划定的区域进行大直径钻孔卸压之外，还可以通过煤层注水进行卸压，2种方法同时进行，卸压之后进行检测，制定下一步的卸压方案。

冲击地压防治措施之后，需要进行效果检验，可通过钻屑法、电磁辐射法和微震法进行。通过对比爆破前后的钻屑量、电磁辐射信号和微震情况，可判断冲击危险是否得到解除。如果危险依然存在，则继续在原来的区域进行解危，然后再检验效果，直到解除危险为止。

4 结论

列举了针对1061工作面防冲的4种方案，并给出工艺参数，为工作面开展防冲工作提出解决方案，使得工作面推进过程中可以根据检测结果而采取不同防冲方案。防冲方案具有逐步加强、相互叠加的特点，能够有效指导工作面防冲工作的开展。

[1] 李勇.鸡西矿区冲击地压诱发机制及防治措施研究[D].北京：中国矿业大学(北京),2013.

[2] 狄春杰.新义煤矿冲击地压影响因素及防治技术措施研究[D].淮南：安徽理工大学,2015.

[3] 韩桂武，周英.巨厚煤层冲击地压的机理及预防措施[J].煤炭工程,2003(10):34-37.

[4] 李秋辉.深矿井冲击地压及防治措施[J].煤炭技术,2008,27(7):110-112.

[5] 张成庆，孟宪琨.冲击地压产生的原因及防治措施[J].煤炭技术,2005,24(2):65-68.

Control program of rock burst hazard in working face

QIAO Jiepeng

(Fenxi Mining Industry Group Hedong Coal Mine, Lingshi Shanxi 031302, China)

Taking the dangerous 1061 working face in mine as the research background, this paper formulates 4 kind of pressure relief measures, including large diameter drilling, coal seam water injection, coal unloading blasting in coal bodies, deep hole blasting in roof, and designs the technology parameters for unloading plan. And different unloading schemes are adopted according to test results in the process of working face advancing.

risk impact; pressure relief plan; unloading blasting

2016-11-22

乔杰鹏，男，1985年出生，2007年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，工程师，长期从事煤炭技术管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.43

TD324

A

1004-7050(2017)02-0129-03

煤矿工程