傾斜中厚煤層掘進工作面沖擊地壓防治研究

1、傾斜中厚煤層掘進工作面沖擊地壓防治研究孫錦華摘 要：該文以峻德煤礦三水平北21層三四區(qū)一段切眼掘進沖擊地壓事故為背景，分析了上層煤遺留煤柱與該工作面寬區(qū)段煤柱疊加誘開掘進工作面沖擊地壓的機理，提出了事故工作面恢復(fù)生產(chǎn)的沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警及卸壓解危方案，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果說明，制定的沖擊地壓防治方案效果較好，有效保障了事故掘進工作面的平安復(fù)產(chǎn)。關(guān)鍵詞：堅硬頂板 掘進工作面 煤柱 高應(yīng)力中圖分類號：TD324.2  文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791202107b-0034-02龍煤集團各生產(chǎn)礦井以開采中厚煤層為主，多數(shù)礦井為煤層群開采，

2、鶴崗、雞西、七臺河、雙鴨山集團公司下屬礦井先后發(fā)生沖擊地壓事故，嚴(yán)重威脅企業(yè)開展，威脅員工生命。峻德煤礦為多煤層聯(lián)合開采，為龍煤集團沖擊地壓災(zāi)害最嚴(yán)重的礦井，三水平北21層三四區(qū)一段恢復(fù)生產(chǎn)及平安開采為集團公司中厚煤層沖擊地壓防治提供了借鑒作用，多數(shù)成果可以推廣應(yīng)用。1 工作面簡介工作面位置及周邊關(guān)系如下。三水平北三四區(qū)21層三四區(qū)一段切眼上部標(biāo)高-224.2，下部標(biāo)高-303.25，設(shè)計走向長度1637m，長度169m，傾角31°，煤厚3.4m。切眼斷面12.4m2，凈高3.1m，凈寬4.0m，采用錨網(wǎng)索支護。煤層直接頂為13m的灰白色細砂巖，老頂為60m的灰白色中砂巖，

3、底板為8.5m的灰色粉砂巖。2 沖擊地壓事故概況2021年9月25日3時26分，峻德煤礦北三四區(qū)21層一段切眼突發(fā)沖擊地壓。事故發(fā)生后，三水平北三四區(qū)21層一段切眼上部有34.5m被實體幫煤體整體移動后堵嚴(yán)，造成5人遇難。3 沖擊機理分析3.1掘進工作面周圍煤柱分布情況根據(jù)三水平三四區(qū)北21層一段工作面同層煤及上、下層煤開采情況分析，切眼周圍存在3塊對其影響較大的煤柱，分別為切眼與北部同層煤采空區(qū)之間的15m煤柱;切眼北部13.931.2m的二水平北三四區(qū)17層二段對采煤柱;切眼向南101m，回風(fēng)道向下15m至回風(fēng)道向下32m的二水平北三四區(qū)17層一段和二水平北三四區(qū)17層

4、二段階段煤柱。3.2切眼沖擊地壓發(fā)生機理綜合分析，此次事故是外力場與內(nèi)力場的共同作用。17層煤遺留煤柱集中應(yīng)力為主、區(qū)段煤柱應(yīng)力-自重應(yīng)力-相鄰采動應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力為輔形成的內(nèi)、外力場為沖擊地壓事故的發(fā)生提供“力源。該切眼卸壓強度和支護強度缺乏，形成“弱結(jié)構(gòu)。在內(nèi)、外應(yīng)力場的耦合疊加作用下，切眼附近形成高應(yīng)力場，在高應(yīng)力場的作用下，“弱結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成沖擊。4 切眼恢復(fù)生產(chǎn)防沖方案4.1監(jiān)測預(yù)警方案三水平北三四區(qū)21層一段切眼掘進工作面按強沖擊危險工作面進行管理，切眼恢復(fù)和掘進期間主要采用SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)、KJ550應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測數(shù)值超過警戒值時，采用鉆屑法進行檢驗，如

5、檢驗超過臨界值時立即進行解危卸壓，確認(rèn)無沖擊危險再恢復(fù)生產(chǎn)。4.1.1SOS微震監(jiān)測方案三水平北21層一段切眼附近共安裝9個拾震儀，對掘進工作面進行監(jiān)測，鑒于該工作面發(fā)生8.22E+04J震動事件時發(fā)生沖擊地壓事故，該面預(yù)警值定為8.0E+03J。4.1.2KJ550應(yīng)力在線監(jiān)測方案三水平北21層一段開切眼安裝一套應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)，回風(fēng)道安裝在下幫，組間距25m，每組兩個應(yīng)力計，深度分別為6m、11m;切眼應(yīng)力計安裝在軟、硬幫煤體中，組間距25m，硬幫安裝2個，深度分別為6m、11m，軟幫安裝1個，深度8m，隨著工作面向前推進及時安設(shè)，實時對工作面超前影響區(qū)進行監(jiān)測。切眼掘進工作面初始安裝值定

6、在6MPa，臨界值定在8MPa。切眼恢復(fù)時，一組及以上紅色預(yù)警停產(chǎn)、卸壓，兩組及以上黃色預(yù)警+鉆屑量超限或動壓明顯時停產(chǎn)、卸壓。4.2防沖卸壓方案4.2.1回風(fēng)道應(yīng)力探查回風(fēng)道破閉后，首先對回風(fēng)道兩幫進行應(yīng)力探測，共施工19個鉆孔，其中上幫施工12個，長度12m;下幫施工7個，長度15m。經(jīng)過探查無沖擊危險，由掘進隊對回風(fēng)道進行維修維護。4.2.2切眼沖擊段恢復(fù)方案切眼恢復(fù)時，在恢復(fù)迎頭及迎頭后部每天在軟、硬幫各施工一個探測鉆孔，迎頭后部探測鉆孔滯后工作面6m。迎頭探測鉆孔長度12m軟幫探測鉆孔距采空區(qū)23m，與巷道夾角成45°，如無動力現(xiàn)象、煤粉量不超，此孔不進行爆破，有動力現(xiàn)象進

7、行爆破卸。后部硬幫探測鉆孔孔深25m，軟幫探測鉆孔孔深10m，垂直巷道兩幫施工，鉆孔施工完后，裝3kg火藥進行爆破。4.2.3實體煤段巷道卸壓掘進方案為保證掘進平安，恢復(fù)至實體煤段后，先對煤體進行大孔徑卸壓，鉆孔按扇形布置7個鉆孔，對實體煤段全面卸壓;卸壓后采用邊恢復(fù)邊治理方式進行施工，每掘進1.5m對兩幫及迎頭卸壓一次，保證新掘巷道和將要掘進巷道在能夠保證生產(chǎn)的平安區(qū)域。1兩幫卸壓。在巷道兩幫每1.5m施工一個鉆孔，垂直兩幫施工，孔徑113mm，硬幫鉆孔孔深25m，軟幫鉆孔12m。2超前探測鉆孔。軟、硬幫超前探測鉆孔長度10m，方位與硬幫夾角45°終孔在巷道巷道輪廓線測7m，如無動

8、力現(xiàn)象不進行爆破，如有動力現(xiàn)象，裝3kg火藥進行爆破。4.2.4下部切眼恢復(fù)卸壓方案下部切眼恢復(fù)卸壓方案與上部切眼恢復(fù)卸壓方案一致。4.3現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果本著平安第一的原那么，嚴(yán)格按防治方案施工，恢復(fù)和掘進期間微震SOS監(jiān)測系統(tǒng)共接收震動653個，總能量5.3E+4J，其中四次方震動1次，三次震動1次，最大能量4.9E+4J，四次方震動發(fā)生在距切眼257m采空區(qū)側(cè)，分析認(rèn)為經(jīng)過卸壓和恢復(fù)，導(dǎo)致采空區(qū)深部頂板活動。切眼恢復(fù)和掘進期間施工各類鉆孔329個，延綿5562m，恢復(fù)至安裝結(jié)束，工作面未有礦壓顯現(xiàn)，保證了平安生產(chǎn)。5 結(jié)語該文以峻德煤礦三水平北21層三四區(qū)一段切眼掘進沖擊地壓事故為背景，分析了上層煤遺留煤柱與該工作面寬區(qū)段煤柱疊加誘開掘進工作面沖擊地壓的機理，提出了事故工作面恢復(fù)生產(chǎn)防沖方案，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果說明，制定的沖擊地壓防治措施效果較好，有效保障