急斜特厚煤层掘进防冲技术实践及安全管理

（神华新疆公司乌东煤矿，新疆 乌鲁木齐 830027）

摘要：基于乌东煤矿掘进工作面矿压显现剧烈、巷道返修难度大的现状，开展了较多技术研究和防治实践。文章在钻屑法危险性预测的前期基础上，采用地应力监测等手段对危险区域进行监测。对具备冲击危险的区域，综合采用巷帮煤岩体卸压爆破、穿层动压注水卸压等卸压措施，削弱了矿压显现强度，有效降低了掘进工作面强矿压显现时对巷道的破坏。

关键词：急斜特厚煤层；强矿压显现；防冲技术；安全管理

中图分类号：TD324文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0108-031掘进面部分区域强矿压显现特征

乌东煤矿+501水平B3-6西翼煤层巷道掘进过程中，发生多起弱冲击地压事件，造成巷道支护严重损坏和大面积的巷道变形。现场勘查发现，多起冲击地压事件均发生在距离掘进工作面30m以外的区域，波及范围在80～100m之间。分析煤层、煤层顶底板的冲击倾向性及采掘关系，以及急倾斜煤层顶板岩层的不稳定、不规则垮落，开展冲击高危区域的预测预报，并对冲击高危区域采取相应的处理措施，这对矿井安全生产具有极为重要的意义。

1.1掘进面概况

乌东煤矿位于准南煤田东南部，乌鲁木齐矿区东部，八道湾向斜南翼，为一单斜构造，煤层产状：走向北偏东59°，倾向329°，煤层倾角86.5°左右，且煤层节理发育，结构复杂，全区稳定可采。煤层顶底板多为炭质泥岩和泥岩。主采煤层B3～B6煤层，煤层平均厚度为50m，掘进工作面沿B3煤层底板和B6煤层顶板布置，煤层老顶为2～5m左右的灰白色粉砂岩；直接顶为1～4m左右的灰色砂质泥岩；伪顶为0～0.5m左右的黑色炭质泥岩。老底和直接底分别为灰色和深灰色的砂岩和泥质细砂岩。

+501水平西翼掘进工作面深度为341m，分层厚度为34m，上分层+535水平B3-6煤层采用近水平分层走向长壁综采放顶煤法进行回采，其中机采3m，放顶煤

17m。

1.2冲击显现特征

自掘进以来，+501水平B6巷累计发生矿压显现12次，巷道累计破坏长度共计1050m。

结合工作面地质条件和掘进条件，矿压显现的特征概括如下：（1）+535水平矿压显现不明显，+501水平矿压显现较为突出；（2）掘进进度和来压时间的关系难以把握，没有规律可循；（3）矿压显现多发生在距掘进头30m范围以外的B6巷（顶板侧），冲击发生后，巷道破坏长度多达100m以上，支护体严重损坏、巷道底鼓量在60～100cm之间，两帮收缩量在50cm以上，治理难度较大。

2强矿压显现影响因素分析

2.1开采深度

一般情况下，采深小于350m时，冲击地压一般不会发生，就乌东煤矿研究表明，急斜特厚煤层冲击地压发生的临界深度有所上升，采深在307～341m时就有发生的可能性。

2.2煤岩样冲击倾向性测试

乌东煤矿+501水平B3-6煤层（西翼）的动态破坏时间测试平均值为119ms，大于50ms，小于500ms，按标准中的判断指标应为弱冲击倾向性；冲击能量指数的测试平均值为2.95，大于1.5，小于5，按标准的判断指标应为弱冲击倾向性；弹性能量指数的测试平均值为4.55，大于2，小于5，按标准的判断指标应为弱冲击倾向性。单轴抗压强度平均值为15.25MPa，大于14MPa，按标准的判断指标应为强冲击倾向性。根据判定煤层冲击倾向性4个指数各自特性，动态破坏时间和单轴抗压强度的隶属度各为0.3，弹性能量指数和冲击能量指数的隶属度各为0.2。由此判定乌东煤矿+501水平B3-6煤层（西翼）属于Ⅱ类，为具有弱冲击倾向性的煤层。

2.3顶板岩层垮落结构特征分析

急斜煤层顶板形成过程中积聚了大量的弹性势能，在上分层开采过程中，顶板基岩的稳定性遭到破坏，从稳定结构→假稳结构→稳定结构是一个能量释放的过程，并且此过程贯穿于回采和掘进的全过程。假稳基岩从假稳到稳定过程的能量释放过程的持续时间及前期“蓄能”时间的规律摸索是判定顶板岩层垮落诱发冲击的重要参数，此参数的掌握将对冲击地压的预测预报提供可靠的经验性依据。

3掘进工作面的防冲实践

3.1巷帮煤岩体爆破卸压

巷帮煤岩体卸压爆破是一种对已监测到具有冲击危险性的区域进行钻爆卸压的破坏性爆破。预裂卸压爆破首先诱发弹性势能的释放，其次在煤岩体形成大量的次生裂隙，增大压力释放空间，改变煤体的结构及力学性质，降低弹性模量和抗压强度，使煤岩体失去积聚能量的特性，之后在爆破区域加强支护，形成一种“弱力-强护”的空间形态和冲击地压危险阻隔带，使冲击能量向煤岩体深部积聚，以此降低对工作面巷道的破坏。

3.2掘进迎头超前预爆卸压

在掘进工作面迎头向前施工钻孔爆破卸压，钻孔深度50m，距巷道底板1m，捎带满足钻粉回流的倾角。爆破目的是诱导煤体中积聚的能量提前释放，但必须保证爆破后巷道的正常掘进，在孔位设置、药量控制及起爆数量和循环进度上要严格把握。

3.3顶板超前预爆卸压

在掘进工作面，每隔50m施工一个顶板侧硐室，用以顶板超前预报钻孔的施工，通过超前爆破释放顶板中积聚的能量，在顶板中预制定向裂隙，增大压力释放空间，也为回采过程中顶板的及时垮落打下基础。通过多次实践，此方法受到钻孔设备及装药设备的影响，并考虑到装药末端爆轰波对巷帮的影响，具体施工参数的确定是此项卸压措施的难点和重点。

3.4煤层注水卸压

注水方式采用先静压注水，后动压注水。

工作面迎头超前注水，随着工作面的推进，在工作面迎头中线距巷道底板1.5m位置开口，方位角沿煤层走向、仰角4度、长度30m、封孔长度6m，使用袋装马丽散封孔简单快捷，提高堵水效率（注水量及施工循环根据前次注水施工情况而定）。

工作面后方穿层注水，巷道每掘进20m在巷帮向煤体侧施工钻场硐室，硐室内距巷道底板1.5m位置开口，方位角垂直煤层走向、仰角19度、长度27m、终孔控制高度距底板10m、距另一巷帮10m，封孔长度8m进行注水，孔口使用袋装马丽散进行封堵，巷帮由于受到采掘活动影响，应力重新分布，煤体次生裂隙发育，局部漏水区域使用马丽散进行加固封堵，可提高注水效率，延长注水保压时间。

为避免注水与爆破卸压的干扰，炮眼布置时应避开注水孔布置，错距必须大于5m。动压注水时必须时刻观察注水压力变化，在保压的前提下，待压力上升到煤体的抗压、抗剪强度之上后可停止注水。

4安全管理

强化安全责任意识。不断坚持和强化安全责任意识，建立区队安全管理奖惩制度、内部考核机制是安全管理的第一步，俗话说没有规矩、不成方圆，多年来，乌东煤矿领导和广大员工始终坚持抓好安全工作的决心不动摇，贯彻安全是“第一责任、第一任务、第一效益、第一荣誉”的理念。这一理念已根植于广大干部员工的思想中并转化为自觉行动。从矿决策层到管理层，直至执行操作层，在考虑和安排任何工作前首先想的是安全，要求的也是安全，安全工作始终贯彻于各项工作的全过程。抓安全要从细节入手，提高广大员工的安全操作技能、加强职工的安全培训学习、建立区队导师带徒奖惩机制、内部岗位练兵活动都是开展安全工作的基本形式，在日常活动的开展中，上下一心，做到岗位责任清晰明确，安全生产责任制落实到位，各级人员都能将自己在安全生产中的作用发挥到最大，这种持之以恒的安全责任意识和想安全、抓安全、保安全的决心仍将长期坚定不移的得以传承，一以贯之。

区队加强队伍建设，在班组、区队内部树立和发扬“三铁”精神，整治三违要有铁手腕、处理三违要有铁纪律、抓安全要有铁面无私的精神，以此来加强员工、干部的责任感，荣誉感，树立“三铁”精神优秀班组，每月进行评选，加强班组内部、区队内部的集体凝聚力、向心力，多年来乌东煤矿浮现了不少的“三铁”优秀班组，这些班组始终把执行规章制度、考核落实安全责任作为安全管理工作的一项重要内容，按照“干部讲责任、工人讲标准、绩效讲考核、安全讲成果”的原则，把安全管理工作做到“凡事有章可循，凡事有人管理、凡事有监督考核、凡事有奖有罚”，同时也充分地调动了员工投入安全生产的积极性和主动性。

在完善制度的同时，乌东煤矿更是把建立区队内部考核机制与落实制度放在了制度建设的首位，通过加强执行力来维护制度的严肃性，使这些规章制度不仅挂在墙上、记在心上，而且切实体现在实际工作中，工作中严格执行班评估打分制度、把安全工作作为考核的重要依据，与工资、奖金的分配始末贯穿，实现了动态

达标。

5结语

按照乌东煤矿冲击危险性防治及体系化管理流程，通过监测—防冲措施实施—效果检验闭环管理模式，有效地减少和削弱了强矿压显现对巷道的影响，取得了一定的防治效果。但就目前实施情况，还不能做到准确预报、彻底解危，在冲击地压的防治和管理上还需进一步摸索经验，使冲击地压的防治和安全管理系统化、程序化，完全消除冲击危害，做到冲击矿压零事故还将是一场艰巨而长远的斗争。

参考文献

[1] 钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[M]．北京：

中国矿业大学出版社，2010.

[2] 神华新疆能源有限责任公司．乌东煤矿地应力测试初

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向性测试试验报告[R]．煤科总院北京开采研究所岩石

力学实验室．

作者简介：郑三龙（1984—），男，甘肃人，神华新疆公司乌东煤矿科长，助理工程师，研究方向：煤矿矿压防治。

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