大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践

唐文迎

（肥城矿业集团有限责任公司,山东 肥城 271608）

大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践

唐文迎

（肥城矿业集团有限责任公司,山东 肥城 271608）

介绍了肥城矿业集团梁宝寺煤矿3201下孤岛工作面冲击地压防治技术，对“刀把区”煤柱采取了安全论证与合理留设，为其它相似条件下受冲击地压严重威胁孤岛工作面安全开采提供了参考与借鉴。

大采深；强冲击；孤岛工作面；防冲技术

1 工作面概况

梁宝寺煤矿3201下工作面位于-708m水平3200采区上部，工作面以南为3201综采工作面、以北为3202综采工作面，3201、3202两个工作面均已回采完毕，致使3201外工作面形成孤岛。

2 冲击地压诱发因素分析

2.1 覆岩空间结构

3201下工作面最大开采深度超过700m，工作面周围影响矿山压力显现程度的岩层运动空间已经超出了直接顶和老顶的范围。工作面推进过程中，随着覆岩空间结构的变化（如出现应力叠加而产生应力集中），可能诱发冲击。由于3201下工作面两侧为采空区，因此工作面在推采一段距离后，三个采空区会形成典型的“C”型覆岩空间结构，该结构会随着工作面的推进而向前方不断移动，在特定条件下可发生冲击地压。在工作面坚硬老顶初垮、初压，采空区一次、二次见方过程中极易诱发冲击。

2.2 煤柱分布

分析工作面可知，当工作面推采到3202和3201工作面采空区附近时，受采空区的影响，导致该煤柱应力集中，在回采到该区域时，如果不采取卸压措施，很容易发生应力集中，可能诱发冲击。在“刀把”位置处的巷道，会形成孤岛中的孤岛，造成开采过程中的高应力叠加。

3 工作面防冲技术重点

3.1 工作面沿空送巷设计

按照防冲临界设计原则，综合工作面煤层厚度、开采深度及巷道宽度，计算确定3201下工作面两顺槽与两侧采空区留设净煤柱宽为4.0m。实践证明，该煤柱设计较为合理，既能最大限度发挥支撑能力，又合理避免了冲击隐患。为增加沿空煤柱的支撑能力，在煤柱一侧帮部采用了注浆锚杆加固支护技术。

3.2 工作面切眼断顶

工作面开采前，在切眼内施工2排断顶孔，距切眼两帮2 m各施工1排。断顶孔直径φ75mm，孔深12m，仰角60°，间距4.5m。断顶爆破采用水胶炸药，每三块水胶炸药绑扎为一捆，沿爆破孔顺序装填，每0.5 m放置一雷管，段号一致，每孔装药长度6m，每孔共计装药量90块×150g/块＝13500g；封孔采用水炮泥配合粘土炮泥。首次爆破1孔（靠近顺槽1号孔），其它依次爆破，每3个孔为一组爆破。通过深孔爆破，有效释放了工作面悬顶造成的顶板能量积聚。

3.3 工作面煤柱区防冲

3201工作面初次来压步距为59m，周期来压步距为27～30m，超前支承压力影响范围约90～110m，峰值影响区位于工作面前方约30～45m。因此，受超前支承压力影响，预留煤柱宽度应大于90m（3202工作面采空区西侧45m与3201工作面东侧45m），考虑1.2倍的安全系数和中间巷影响（巷宽4.5m），预留煤柱宽度应大于112.5m。同时考虑侧向支承压力影响范围，根据计算，3202采空后侧向支承压力影响范围为90～110m，峰值影响范围约50m，因此，3201工作面开采后，会导致整个中间巷均处于侧向应力影响范围内。尤其在中间巷轨顺以里50m附近应力达到最大，矿压显现明显。综合分析，最终确定“刀把”区煤柱留设120m。同时研究制定了严密监测、预卸压、解危措施及应急预案，重点：（1）在线监测预警，在工作面轨顺、新开轨顺、中间巷埋设应力计，当发生黄色或红色预警时，采取必要卸压措施。反复卸压仍不能降低应力值时，停止推采；（2）动力显现，推采过程中出现明显的动力现象，如震顶、大煤炮、锚杆（索）崩断、巷道大变形，降低工作面推采速度，必要时停止推采；（3）巷道支护，在进入160m煤柱区后，新开轨道巷、轨道巷、中间巷位置应加强支护，确保足够的支护强度；（4）停采缩面，工作面到达停采线后，局部撤面期间，强矿压观测，发现异常及时进行卸压处理，必要时立即撤人；（5）严格限员，制定严格的限员管理措施，尤其在工作面割煤和停采撤面期间，对轨道巷、新开轨道巷和中间巷实行严格限员。

3.4 工作面超前卸压

超前工作面300m，施工两顺槽卸压孔；超前工作面400m对“刀把”煤柱区施工卸压孔。钻孔直径Φ110mm，顺煤层倾角，布置于底板以上1.2～1.5m。卸压孔间距按“1、2、3”原则施工，即：未划入危险区域块段和一般危险区内卸压孔间距3m，钻孔深度18m；中度危险区内孔间距2m，钻孔深度18m；高度危险区内孔间距1m，钻孔深度20m。同时超前500 m对过断层等留底煤巷道段进行底板充分卸压，卸压孔进入直接底板至少0.5m，并进行注水浸润。

3.5 监测监控

安装冲击地压在线监测系统及微震监测系统，保持对工作面前方300m范围内实施有效监测。为确保给卸压解危留有安全施工时间，对黄色及红色预警值均降低一个量级设定，提升一个级别预警，切实做到“重点于防”——黄色预警必须解危。同时，缩短煤粉钻监测时间间隔，提高监测检验时效。

4 结论

基于防冲评价与防冲安全，进行工作面安全开采论证及设计，在巷道布置、切眼断顶、煤柱留设、强化支护、底煤处理、匀速推采等方面，制定针对性详细措施，为防冲工作提供先决条件。扩大监测范围，始终保持有效在线监测。高度重视对留底煤巷道的超前卸压。重视构建完善的矿井防冲体系，夯实防冲基础。

[1]窦林名.煤矿冲击矿压新理论与新技术[J].中国矿业大学，2010（06）.