无冲击地压矿井孤岛工作面预防冲击地压安全 防范措施探讨

摘 要：恒晋煤业为无冲击地压矿井，9205工作面为孤岛工作面，工作面准备期间，受邻近采空影响，巷道存在一定的变形、涨帮、底鼓等破坏现象，矿井制定了针对性的预防冲击地压措施，避免了高强度变形破坏及冲击地压现象发生，实现了工作面快速准备及安全生产

关键词：孤岛工作面 冲击地压 安全措施

皖北煤电恒晋煤业有限责任公司位于临汾市尧都区，主采9+10#煤层，采用综合机械化放顶煤开采工艺，核定生产能力120万吨/年。该矿属低瓦斯矿井，水文地质类型为中等，矿井生产以来未发生冲击地压现象。矿井9205工作面为西二采区最后一个综放工作面，该工作面为孤岛工作面，邻近工作面采空时间短，存在一定的地压释放影响，工作面准备及回采期间需要制定相应的预防冲击地压措施。

1 9205工作面基本概况

9205工作面为9+10煤层西二采区第3个综放工作面，切眼靠近矿界保护煤柱线，两巷外侧均为采空区，机巷外侧为9203工作面采空区，风巷外侧为9105工作面采空区。工作面倾斜宽191m，推进长度1053m，采用综合机械化放顶煤开采工艺，全部垮落法管理顶板。

2 9205工作面地质概况

2.1 煤层

9205工作面掘进区域9+10煤层倾角7°～12°，平均倾角9°，煤层厚度在4.56m～5.57m之间，平均厚度4.93m，含夹矸1～3层，岩性多为泥岩，夹矸总厚度0.3～0.90m，平均厚0.65m，煤层为稳定煤层。

2.2 煤层顶底板

1）煤层顶底板岩性

（1）煤层顶板

直接顶、老顶为浅海相石灰岩，致密坚硬，裂隙发育有小溶洞，充填有方解石脉，岩石以K2石灰岩为主，中下部含泥岩薄层，平均厚11.69m，其抗压强度平均29.6MPa，抗拉强度平均1.3MPa，属较硬难冒落顶板。

（2）煤层底板

直接底为泥岩，黑色，粉砂质胶结，含大量植物根部化石，厚2.81m。老底主要为11#煤层、泥岩、铝质泥岩、石灰岩、铝质泥岩，老底总厚约15.78m。

2）煤层顶板工程地质特征

9+10号煤层顶板K2灰岩结构简单，致密坚硬，抗压强度大，属稳定型顶板。

2.3 9205工作面地压

对采煤工作面的地压影响因素主要有：

1）地质因素

（1）开采深度越深地应力值越大。即采深增加，地压危险性变大。

（2）地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角和煤层厚度突然变化，地压也随之发生变化。

（3）煤岩结构及其性能也是影响地压变化的主要因素之一。

2）开采技术因素：煤层开采技术合理，地压危险性就小，反之，地压危险性就大。

根据矿井开采情况，未发现井下有地压异常情况。

3 9205工作面设计情况

3.1 工作面巷道布置

9205工作面采用走向布置，采用后退式開采，工作面长度191m，推进长度1053m。

机巷、风巷及切眼均沿9+10煤层底板、托煤顶掘进。

3.2 支护情况

9205工作面机、风巷及切眼均托煤顶掘进，巷道掘进期间支护采用锚梁网索支护。

3.3 工作面回采工艺

9205工作面安装综放液压支架，采用综采放顶煤一次采全高开采工艺进行生产。

4 监测预报措施

考虑到本煤矿未有冲击地压发生的历史，为预防9205工作面冲击地压造成灾害，对9205工作面冲击地压的监测预报采用常规的矿压监测，主要观测采掘巷道顶板离层、压力显现、钻孔煤粉量变化、煤炮、震顶等矿压现象。

5 卸压解危措施

1）巷道掘进、回采期间发现强烈压力显现、煤炮、震顶、钻孔煤粉量超标、煤粉颗粒增大等冲击地压预兆时，应现场鉴定后采取卸压措施处理。主要措施如下：

（1）煤层注水。主要有3种布置方式，即与采面煤壁垂直的短钻孔注水法，与采面煤壁平行的长钻孔注水法和联合注水法。

（2）钻孔卸压。采用煤体钻孔释放煤体中聚集的弹性能，消除应力升高区，根据现场条件设计钻孔施工参数。

2）解危措施实施后，必须进行解危效果检验，检验手段可以采用钻屑法，经效果检验确认冲击危险消除后，方可继续生产。

6 现场安全防护措施

工作面采、掘现场发现冲击地压征兆时，对采、掘工作面现场采取以下安全防护措施。

6.1 工作面掘进期间的安全防护措施

1）限员限时管理

掘进工作面向外200m范围实行封闭管理，封闭管理区除固定岗位人员外，必须限制人员通过，不得随意逗留。掘进采用单班正规多循环作业，每日6个循环，每循环进尺2米，每日进尺不得超过12m；每班定员不超过20人。施工人员严禁在巷道高度不够处、人行道安全间隙不够处、设备或物料附近、靠近铁质管路处及被定为冲击危险的区域和地段逗留。

2）均衡生产管理

工作面掘进过程中，保持匀速推进，避免速度过快，应根据冲击地压监测情况及时调整掘进速度。

3）锚索等防崩管理

巷道内锚索、单体支柱和顶梁必须采取防倒、防崩和固定措施，锚索必须用不小于12#铁丝在钢带上缠绕不少于两圈。强烈地压显现地段巷道，还必须对锚杆用不小于12#铁丝在锚杆上缠绕且不少于两圈，并与网片、钢带连接固定。

6.2 工作面回采期间的安全防护措施

1）向员工贯彻工作面初次来压、周期来压期间矿压显现现象及顶板风险防范措施，使员工在作业前对工作面顶板情况进行了解掌握。

2）在现有支护方式下，严格落实工作面两端头及超前支护管理，必须保证单体支柱初撑力符合作业规程要求。

3）加强泵站、液压支架维护，确保支架初撑力符合作业规程规定。

4）减少顶板的悬露范围和时间，及时处理小冒顶。割煤后及时移架支护顶板。

6）工作面遇到断层或煤层破碎带出现煤壁片帮和顶板破碎时，必须采取拉移超前支架方法管理顶板。

7）工作面架前煤壁片帮深度超过两刀进尺以上宽度时，必须加强煤帮超前支护。

8）巷道遇到断层或煤层破碎带出现顶板破碎时，必须及时支设贴帮支柱（单体液压支柱，柱距≤1.0m）或架设工字钢棚加强支护。

9）工作面顶板周期来压期间，必须加强对工作面和巷道超前支护的管理。

10）加强工作面两巷日常检查，发现以下情况及时进行处理：

（1）工作面两巷底鼓、胀帮影响行人道畅通或出口高度<1.8m时，必须及时安排专人扩帮或卧底。

（2）工作面两巷锚网断裂、破网或撕网时，及时采用双股12#铁丝每隔200mm进行联网。

（3）加强工作面两巷支护及顶板离层变化等情况检查，发现异常及时处理。

11）工作面作业人员严禁靠两顺槽沿空侧煤帮坐立休息。

12）对工作面两巷超前支护单体支柱采取以下措施：

（1）更换已变形单体支柱。

（2）单体支柱距离巷帮应大于100mm。

（3）对单体支柱附近的巷帮及时进行松动卸压。

（4）贴帮支柱要拴好防倒绳。

13）工作面回采作业严格按照正规循环生产，加快工作面推进速度。

6.3 材料设备码放固定管理

巷道掘进及回采期间必须保持退路畅通。自掘进迎头向外150m范围内，禁止存放刚性材料。临时物料应存放在巷道底板底脚处，码放整齐并生根固定，物料码放高度不得超过0.8m；小件物料必须装箱（如锚盘、螺丝、铁锨、手搞等）；大件物料必须用不小于6#钢丝绳进行捆绑固定；回收及无用物料必须及时装车外运；各类管路吊挂高度不超过巷道腰线，电缆吊挂应留有垂度。

6.4 警示安全管理

采、掘工作面巷道发现冲击地压征兆时，自采、掘工作面迎头向外200m处应设置冲击地压危险警示牌和警戒网。发现异常立即撤至安全地点避灾。

7 应急处置

7.1 事故应急处置程序

冲击地压事故发生的判断依据有：

1）事故发生地点巷道支护被破坏，有明显煤（岩）体抛出痕迹；

2）事故发生地点巷道断面短时间内明显变小，两帮或顶、底板发生明显位移；

3）事故发生时附近有巨大声响（煤炮、板炮）和冲击波；

4）巷道大量掉渣，煤尘飞扬；

5）钻孔煤粉量超标、煤粉颗粒增大。

7.2 冲击地压事故的应急处置

1）发生冲击地压事故后，灾区现场管理人员必须立即组织抢救，及时将伤亡人员抬离事故发生地点，按冲击地压事故避灾路线撤至150米外的进风流安全地点，并与矿调度中心保持联系。

2）发生冲击地压事故时，现场人员应按避灾路线有序撤离，揭示警标，等待救援人员。

（1）冲击地压发生地点进风侧人员立即迎风撤离至距离发生冲击地点150米以外的安全地带，避开巷道交岔點。

（2）冲击地压发生地点回风侧人员应立即佩戴自救器撤至新鲜风流处，避开巷道交岔点。

（3）发生冲击地压事故时，现场人员应按避灾路线有序撤离，设置警标，等待救援人员。

（4）若人员被困，被困者应保持镇定，采用呼叫、敲打管路、钢轨等方法发出呼救信号。

7.3 事故报告

事故发生后，现场管理人员立即向矿调度室和区队值班人员进行汇报，并由矿调度室按照《冲击地压事故应急救援预案》中信息报告与通知的要求逐级上报。

7.4 事故避灾

发生冲击地压后，现场工作人员应尽快撤离工作现场，按照避火灾和瓦斯灾害撤退路线撤离灾区。

7.5 应急注意事项

1）现场自救互救注意事项

（1）当发现工作地点有发生冲击地压事故的征兆时，迅速撤离危险区到安全地点。

（2）遇险人员应沉着冷静，积极开展自救，保持统一的指挥，严禁冒险蛮干。采取节食、节水等措施，做好较长时间的避灾准备。

（3）被困人员应立即采用电话、呼叫、敲打管路、钢轨等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救护人员了解灾情，组织力量进行抢救。

（4）遇险人员维护加固事故发生地点和人员躲避处的支护，防止巷道支护破坏的进一步扩大，保障被困人员的安全。

（5）如人员被困地点有压风管，应打开压风管给被困人员输送新鲜空气，稀释被隔阻地点的瓦斯浓度，但应注意保暖。

（6）遇险人员待救时应保持镇定，尽量俯卧于巷道的底部，减少体力和氧气消耗。

（7）挖掘被埋人员时应保护支撑物，防止进一步倒塌。

2）现场应急处置能力确认注意事项

冲击地压发生后，现场管理人员必须立即清点人数，迅速查明灾情，设置警戒，确定现场应急处置措施并汇报矿调度室。

（1）如现场无人员伤亡和遇险，应立即组织人员按冲击地压事故避灾路线撤离，经鉴定无冲击危险后再恢复工作。

（2）如有人员伤亡和遇险，但巷道支护破坏不严重、顶板较完整、巷道通风未被阻断，应在压力基本稳定后，检查通风情况，联系和探查遇险人员，并积极组织抢救。

8 结语

对于无冲击地压矿井的孤岛工作面准备及回采期间，决不能掉以轻心，必须提前制定相应的预防措施，确保工作面采掘期间发生冲击地压后能有效处置、避灾，避免发生伤亡事故。同时，对孤岛工作面矿压现象要加强冲击地压鉴别，加强矿压变形隐患治理，防止无冲击地压防范松懈酿成事故。

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作者简介

章俊（1981-），湖北孝感人，2002年毕业于安徽理工大学，采矿工程专业，现任皖北煤电恒晋煤业有限责任公司生产技术部工程师。