掘进工作面冲击地压的防治

2014-12-13范勇

江西煤炭科技 2014年3期

范勇

（河南大有能源股份有限公司，河南义马 472431）

1 工作面概况

13210下巷位于东三采区东翼，北侧为正在回采的（2-3）13190工作面，西部和南部为未开采的2～3煤实体，东与千秋矿边界煤柱相隔。下巷标高+1m～+45m，地面标高+625 m～+656 m，平均采深600 m。走向长度1050m，煤层倾角10°～14°。直接顶为灰黑色、黑色泥岩、粉砂质泥岩，平均厚度20.5m；老顶为总厚度大于100m的坚硬砂岩；煤层直接底为深灰色泥岩，厚1.2～4.20m，平均2.50m；该工作面所采煤层为2～3煤，含夹矸3～5层，煤层厚度平均为9m，该面地质构造条件较简单，煤层整体呈一向南东倾斜的单斜构造，高瓦斯、煤层极易自燃、具有强冲击危险倾向。

2 冲击危险性分析

2.1 煤岩的物理力学特性

根据中国矿业大学试验测定结果，煤层单向抗压强度值为16.0 MPa，煤的平均弹性能指数为16.6，平均冲击能指数为9.2，其冲击倾向性为强冲击。

2.2 开采深度影响

13210工作面采深为583～617m，平均采深600m，处于冲击矿压危险增加深度。

2.3 冲击矿压危险性评价

13210下巷地质因素分析计算该面冲击危险指数为0.58；根据开采技术条件分析计算冲击危险指数0.42。则由此可知，冲击危险性指数为0.58，为中等冲击危险性。在冲击危险性影响因素中，地质因素起着决定性作用。

3 掘进期间防冲设计

3.1 巷道支护设计

13210工作面上下巷掘进采用锚网索+36 U 型棚复合支护。底板控制以分次落底为主，一次性落底不超过1 m，巷高度不低于4.0m，巷道支护见图1。

3.2 预测预报

（1）KBD5电磁辐射监测。迎头布置3个点，中心及距上、下帮0.5m 各布置一个测点，进行冲击危险性预报；两帮距掘进头200m 范围布置测点，窝头向外前100m 每隔10m 一个测点，超过100m 每隔20m 一个测点，测点滞后不超过10m。临界强度值65mv，脉冲值70。

图1 巷道支护平面

（2）钻屑法监测。电磁辐射监测异常区域及时采用钻屑法进行校测。采用直径42mm 钻头，孔深10m，钻孔位于巷道正头中心，钻眼方向和巷道掘进方向一致。校验标准：距煤壁4～10m 的范围内出现每米煤粉量大于临界值5kg，认为存在冲击危险。

（3）矿压监测。每50 m 掘进巷道安装1台顶板离层动态监测仪；在巷道两帮左右各设1个锚杆受力监测点，每根锚杆安装1台载荷传感器，地面实时监测系统实时接收井下监测站的数据，巷道离层在线监测系统安装示意见图2。

图2 巷道离层在线监测系统安装示意

（4）矿震监测。利用矿震系统通过对井下矿震监测，实行数据不间断传输。根据煤炮发生次数及动力能量记录，分析应力集中区域的分布情况，为准确的预测预报动力灾害提供依据。

3.3 卸压方案

下巷掘进期间巷道正头利用卸压爆破卸压，上帮利用卸压炮、高压注水联合卸压，下帮利用卸压炮、卸压硐室联合卸压。

（1）爆破卸压。下巷掘进期间卸压工程施工爆破孔布置见图3；迎头布置爆破孔2个，沿巷道方向水平钻进，垂直于煤壁，2个装药炮孔孔口距底板1.0～1.5m，距上、下帮各1.0m，钻孔孔深15m。上下帮爆破孔间距5m，深度20m，滞后掘进正头不大于15m。掘进正头深孔卸压爆破后用钻屑法进行检验，眼深12m，检验范围4～12m，临界值暂定5kg并根据动力监测情况及时修正优化，无冲危险后可掘进10m，以此循环。

（2）卸压硐室。在下巷下帮每40 m 施工一个卸压硐室，深×宽×高为：4 m×4 m×2.5 m，支护形式：锚网支护。

图3 下巷掘进期间卸压工程施工示意

（3）高压注水。在上巷下帮每30 m 施工一个注水钻场，对煤体进行高压注水，注水孔布置形式见图4。注水孔直径为76mm；注水压力不低于12 MPa，每孔流量5m3／h；注水实施指标为含水率增值为2.0%。

图4 注水孔布置形式

注水量根据公式Q=K·T·W／100q 和T=L·S·M·γ／n进行计算。

式中：Q 为个注水孔的注水量，m3；q为水的密度，g=1t／m3；K 为富余系数，一般为1.2～1.55；T 为个注水孔承担的湿润煤量，t；W 为预计含水率增值，%；L为待注水煤体在钻孔轴向方向的尺寸，m；S为注水孔间距，m；M 为注水孔附近煤层平均厚度，m；γ为煤的密度，t／m3；N 为注水孔个数，取3。

根据计算得Q=1100m3。