冲击地压危险性评估及防治措施

王磊

【摘 要】采用综合指数法对7013工作面进行冲击地压危险性评估，并通过钻屑法和矿压观测法监测工作面冲击地压，最后采取大直径钻孔卸压、煤体爆破卸压、顶板定向水力致裂技术方法来预防工作面冲击地压。

【关键词】冲击地压；危险性评估；监测；治理措施

中图分类号： TD324 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0087-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.039

Risk assessment and prevention measures of rock burst

WANG Lei

（Datun Yaoqiao Coal Mine of China Coal Group， Peixian Jiangsu， 221600， China）

【Abstract】Comprehensive index method is used to evaluate the risk of rock burst of the 7013 working face， and the methods of drilling bits and mine pressure observation are used to monitor the rock burst of the working face. Finally， the technology methods including pressure relief by the large-diameter borehole and the coal body blast， and directional hydraulic fracturing are adopted to prevent the rock burst of the work surface.

【Key words】Rock burst；Risk assessment；Monitoring；Treatment measure

0 前言

隨着煤炭资源高强度的开采，矿井冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害日益加剧，严重制约着矿井安全高效发展[1-2]。该矿7103综放工作面采用综合指数法进行冲击地压危险性评估，对工作面采用钻屑法和矿压观测法监测冲击地压[3]，并采取大直径钻孔卸压、煤体爆破卸压、顶板定向水力致裂等技术方法[4-5]来预防工作面冲击地压，实现了工作面的安全生产，为类似矿井工作面冲击地压防治提供借鉴。

1 工作面概况及冲击地压危险性评估

1.1 工作面概况

7013工作面位于江苏省沛县杨屯镇昭阳湖下，处于中央下山采区下部，其东南为7011A采空区，南为7011B采空区，西南为7011C采空区，东北角以袁堂断层防水煤柱线为界，北为7015设计工作面。工作面对应地面标高+31.3～+35.9m，标高为-718.4～-890.2m，工作面平均长为2299.4m。工作面所采7#煤煤层厚度3.8～6.0m，平均厚度5.2m；工作面煤层倾角为0°～18°，平均倾角9°。工作面7#煤煤层结构简单，煤层下部有1层夹矸，夹矸厚0.1～3.0m，岩性为泥岩，对回采和煤质都有一定影响。

1.2 冲击地压危险性评估

7013工作面采用综合指数法对工作面冲击地压危险程度进行评估。冲击地压的影响因素可分为地质条件因素与开采技术因素两大类，每一类的下一级影响子因素可见下图1所示。通过计算可得地质因素评价危险指数为0.62，开采技术条件评价危险指数为0.24，两者比较取大值，可知7013工作面综合危险指数为0.62。根据表1危险状态分级，认为7013工作面存在中等冲击危险性，在工作面回采过程中要及时采取冲击地压监测和防治措施。

2 冲击地压监测与治理措施

2.1 冲击地压监测方法

2.1.1 钻屑法监测

安排专人在指定地点施工钻屑孔，取粉称量，与钻粉量临界值比较，判断有无冲击危险。掘进期间正迎头每天施工2个钻屑孔，每天进尺不能超过10m。帮部钻屑法距迎头不超过60m，距工作面迎头60m范围内每3-4天钻屑法进行监测1次，两帮共施工3组钻屑法监测孔，每组2个。工作面回采期间每3-4天监测一次，距工作面煤壁15-20米范围内开始，向外100米范围内进行监测，煤体帮施工4-5个监测孔。若煤粉量超过临界值时较大时，达到强冲击危险，立即组织撤出人员并向矿调度及防冲办汇报，采取措施卸压后，经效果检验后判定无冲击危险时，方可正常施工。

2.1.2 矿压观测法

对于回采工作面，矿压监测主要指标不仅包括巷道的围岩变形情况，还包括工作面的支护质量情况。

（1）巷道的围岩变形监测。各测站位置处于切眼超前支护外侧开始布置，随着工作面的回采，尽量采用掘进期间的综合测站（包括巷道表面位移、巷道顶板离层、锚杆工作阻力等）。同时，对于超前支护段应加强监测，主要是利用检修班的时间，用单体测力计对上、下顺槽单体液压支柱支护阻力进行测定以及统计单体支柱的破坏情况，以掌握超前支承压力的大小及其分布情况。

（2）工作面的支护质量监测。主要体现为工作面综采支架前后柱载荷，在工作面将综采支架分上、中、下布置三部分，分别形成测区，在相应的支架上，分别安装电脑压力自动记录仪对工作面初期的支架受力情况进行连续观测，根据前、后柱压力和循环增阻变化情况，分析基本顶的初次来压和周期来压规律，并分析支架与围岩适应性。

2.2 冲击地压治理措施

2.2.1 大直径钻孔卸压

大直径钻孔卸压是通过向工作面煤体打钻，从而造成煤体超前支承应力峰值向深部转移，从而降低周边围岩应力。工作面主要采用以下两种大直径钻孔布置方式。

（1）迎头大直径钻孔布置：钻孔布置在煤层内，靠近断面中心两侧位置，距底板1.3m±300mm，孔径110-150mm，孔深15m，钻孔尽量与煤层的角度或与巷道掘进坡度保持一致，如钻眼过程中遇到断层或因煤泥潮湿粘满钻杆（煤层含水）或孔内出水，可停止钻孔工作。迎头钻孔预卸压与掘进交替进行，迎头卸压带必须保留5m的余量。

（2）帮部大直径钻孔布置：在迎头后方巷道帮部实施大直径卸压钻孔时，钻孔布置在巷道煤层内，钻孔尽量与巷道煤层角度保持一致，距底板1.3m±300mm，巷道帮部钻孔间距5-10m，孔径110-150mm，深度15m，帮部钻孔滞后迎头距离不大于30m。

当临近预判高危险区域或检测到有冲击危险时，及时缩小钻孔间距，钻孔间距缩小为3-5米，并增加该区域钻屑法检测频率，直至应力消除。钻屑孔布置在距原卸压孔1m的位置，孔深10m，方向平行卸压孔。若钻屑量仍然超过临界值，距原两卸压孔之间位置继续施工卸压钻孔，直至钻屑量正常，经验收合格后方可恢復施工。

2.2.2 煤体爆破卸压

在钻屑法和矿压监测到的冲击地压危险区域，若大直径钻孔卸压未能起到预期的治理效果，可进一步采取爆破卸压治理措施，来降低工作面应力集中程度。通过钻屑法、矿压监测（有冲击地压危险）——煤体爆破卸压——再次钻屑法、矿压监测（危险降低）循环作业，直到监测区域无冲击危险。

2.2.3 顶板定向水力致裂技术

定向水力致裂法就是人为的在坚硬顶板岩层中，预先切割出一个定向裂缝，然后注入高压水，使岩体沿着裂缝扩展，从而实现坚硬顶板的定向分层或切断，减少上覆岩层的能量集聚，以降低冲击地压危险性。

工作面回采过程中存在厚层难冒顶板，回采期间局部可能形成悬顶，且其下部岩层垮落后与顶板存在自由空间时，应松动碎裂或切割该厚层顶板；切割厚度以垮落后能充满下部自由空间为准。

3 结论

（1）7013工作面采用综合指数法对工作面冲击地压危险程度进行评估。根据分析结果，认为7013工作面存在中等冲击危险性，在工作面回采过程中必须要及时采取相应冲击地压监测和防治措施。

（2）采用钻屑法和矿压观测法监测工作面冲击地压，并采取大直径钻孔卸压、煤体爆破卸压、顶板定向水力致裂等技术方法来预防工作面冲击地压，实现了工作面的安全生产。

【参考文献】

[1]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]潘俊锋，秦子晗，夏永学，等.冲击地压危险性预评价与实践[J].煤炭工程，2011（10）：83-86.

[3]吕玉磊，刘军，魏向志，等.常村煤矿21150 综放工作面冲击地压综合防治技术[J].中州煤炭，2015（4）：71-74.

[4]侯玮，姜福兴.深部煤层冲击矿压防治技术研究[J].煤炭工程，2008，（8）：63-64.

[5]郭光辉，李新明，郑林杰.综采放顶煤工作面冲击地压预防技术[J].中州煤炭，2011，（1）：82-84.