近距离煤层冲击地压防治技术研究

李善斌

摘 要：冲击地压是煤矿开采工作中的一种常见灾害，其类型属于煤岩体动力灾害，在煤矿的开采强度和开采深度提升的同时，其发生概率也会随之提升。在近距离煤层的开采工作中，上部煤层开采对下部煤层巷道位置的确定和开掘时间的确定是该项工作中的巨大挑战。由于煤层应力作用双重叠加，导致能量累计过大，会使冲击地压的危害更加明显。鉴于此种情况，下文中笔者将对近距离煤层冲击地压防治技术进行研究分析，从而在根源上解决此类问题。

关键词：近距离煤层；冲击低压；防治技术；研究

引言

冲击地压是煤岩体中累积的应变能突然释放而产生的一种危害性能量，尤其是在近距离空间交叉煤矿采场当中，上部采场在向下部煤层巷道掘进的过程中，掘进迎头处的煤体上部应力强度增加，在能量聚集到一定程度时就会造成煤体的损坏，掘进巷道迎头处的松动煤体会喷出，进而造成严重的人员伤亡。因此为保证煤矿开采的安全性，必须通过有效手段，防止冲击地压对煤矿开采过程中所带来的危害。

一、近距离煤层开采的具体部署

在煤矿开采工程的上部工作面布置工作中，要注意上部的煤层工作面对下部煤层工作面的保护作用。如果煤矿开采区的煤层存在断层状况的话，就会增加冲击地压的危险程度，因此在进行下部煤层工作面的布置和开采工作时，要结合上部煤层工作面的位置和强度，进行统筹考虑，从而对布局位置和开采关系进行细致的优化。具体的布置工作可以分为以下几个方面：

1.工作面巷道的布局工作

工作面巷道的布局工作主要遵循两个原则。一是空间合理性，在对工作面煤层进行下行开采是，上部工作面在回采工作结束之后会向下部煤层工作面传递一种卸压的作用力。鉴于这种情况，工作人员在上部工作面回采完成之后会留下具备一定宽度的煤柱。一般来说，煤柱的底部区域为增压区，其应力应当大于原岩应力，同时在采空区的下半部分为卸压区，应力应当小于原岩应力。在实际的操作当中，为了使下部煤层的工作面始终处于低应力状态，相关工作人员需要在上部煤层工作面煤体边缘处内错一定距离来布置下部的煤层巷道，从技术的应用现状来看，近距离煤层回采巷道的布置方式主要有三种，分别为：外错式布置、内错式布置以及重叠式布置，具体细节如下图所示。

二是时间合理性。在近距离下行工作面煤层开采工作中，不仅要注重空间布局，时间上的布局同样不可忽视，充分协调上下煤层的开采时间，在时间上做到统筹规划。在煤矿开采的过程中，上下煤层的工作面不可同时进行开采工作。如果开采工作量大导致时间无法错开时，我们可以通过时间角度的合理布局来实现近距离煤层的同采同掘。在开采时间关系的把控上，要确保下部工作面巷道进行采掘工作时在上部工作面的采掘范围之外，之后要保证上部工作面的采空区顶板具有足够的稳定性，在上述工序确定完毕之后，下部工作面才能够开始采掘工作。

2.确定相对安全距离

在近距离煤层的开采过程中，上层煤矿的回采工作使下层煤矿分为三个区域，分别是原岩应力区、增压区和卸压区，具体结构图如下所示。因此三者之间范围的确定对于安全生产来说是至关重要的。

当近距离煤层进行相向开采活动时，要合理规划上部煤层对下部煤层的增压作用，设置合理的安全距离，并对停掘时间进行合理分配，如果分配不合理的话就容易造成冲击地压的安全事故。

同时，当上部煤层不再影响下部煤层巷道安全时，下部煤层巷道就可以开展掘进工作，以空间为基点来推算上组煤与下组煤之间背向采掘的最小安全距离。

二、近距离煤层冲击低压防治技术的优化策略

1.优化煤层工作面的开采布局

在防沖优化工作开始之前，工作人员要充分考量上煤层开采应力场的分布情况，之后对下煤层工作面进行优化处理，设计下煤层工作面的支护参数。从上煤层采空区侧向支撑压力的分布状况来看，要根据下煤层避开上覆岩层所传递的应力集中特点，来选择合适的巷道布置形式。一般来说，下煤层工作面与上煤层采空区边缘的内错长度不能小于5m，通过这样的设置能够充分保证下部巷道的稳定性。

2.巷道断面以及巷道参数的优化

首先相关工作人员要着力提升巷道围岩结构的抗冲击能力，对巷道断面进行优化设计。如果巷道的断面形状为矩形的话，就会在巷道顶角和底角处发生损坏。鉴于这种情况，我们可以将巷道的断面设计成梯形，这样能够减小顶板的暴露宽度，缓解顶板下沉的状况，使棚梁的支护能力得到提升。此时我们可以使用矿用工字梁，将棚梁设置在相邻两排的锚杆之间，并将其固定在梁架当中。在顶部使用均匀背板进行加固，这样可以使围岩的抗形变能力得到提升，继而优化围岩的支撑性能。同时根据煤矿开采现场的实际情况，我们还可以使用支撑式柱腿来进行加固，在两煤层之间4m之内的区域使用上留顶煤和下破底板岩石的方式来保证顶板的夹矸厚度，从而使顶板支护结构更加安全稳定。

3.巷道围岩支护技术的优化

在该项工作中，我们可以将围岩的应力状态进行改变，使围岩从两向应力状态转换为三向受力状态。同时由于冲击性地层内巷道对围岩支护结构和强度具有非常高的要求，需要具备非常强大的抗冲击能力，而在一些比较复杂的地理环境例如断层带、岩层蓄水区和围岩破碎带当中，其围岩支护结构受到外部环境的干扰程度较严重，因此在这种情况下我们可以使用综合性的支护技术来提升围岩的整体强度，目前锚网索和U型钢的复合型支护技术在煤矿工程中应用比较广泛，是一种性能极佳的围岩支护技术，工作人员可以根据开采现场的实际情况加以应用。

总结

近距离煤层冲击地压的防治技术需要从煤层开采的布局工作入手，并在实际采掘的过程中根据实际情况进行具体优化，只有通过这种综合性的方式。才能够最大限度地杜绝冲击地压所带来的危害。在本文中笔者对近距离煤层采掘工作的具体布局以及采掘过程中的具体优化措施作了详细的分析，望相关部门及工作人员能够结合实际情况，进行有效应用。

参考文献

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