掘巷过断层冲击地压防治研究

何建新 刘 杰 沈建波

（山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿，山东 汶上 272502）

1 概况

3304工作面运输顺槽掘进迎头揭露一条断层，经地测科现场实测、打钻等方法判断，判定掘进头遇到的断层为DF34断层，全断面为砂岩。断层走向95°、倾向5°、倾角80°、落差5.5m。由于运输顺槽遇到的断层落差较大，煤层在迎头前上方，因此需要后退10m挑顶按+20°上山掘进。为做好过断层期间以及进入煤层后的防冲工作，做到安全施工，需采取可靠的防冲措施。

2 冲击危险性分析

根据阳城煤矿3煤冲击倾向性鉴定报告和煤与基本顶组合性试验，可知3煤上部具有强冲击倾向性，3煤下部与顶底板为弱冲击倾向性。掘进迎头揭露DF34断层，基本顶为砂岩，因从遇到断层到揭露3煤期间掘进工作为破顶掘进，故此段冲击倾向性理论上较弱。

另根据统计资料显示，准备或回采巷道煤岩发生明显转换地段，断层的上盘发生冲击的次数和强度明显高于断层的下盘。过DF34断层是从上盘向下盘方向掘进，理论预测施工过程中进入下盘掘进时动力显现相对上盘弱。但由于受到断层错动的影响，断层上下两盘前后10m的范围煤体破碎，掘进中顶煤的控制难度较大；另外受断层影响煤岩转换且为上山施工的地带，随掘出新空间顶板受挠动时易出现板炮，传递到煤层时即为煤炮，此煤炮的震动，极易将过断层段前上方的顶煤震冒落，故在掘进中要引起高度重视。自断层面向前0～20m范围内煤岩掘进过程中，必须在施工中加强防冲管理，加强顶板控制，加强放炮管理控制（不能放大炮），防止煤顶抽冒。

3 冲击监测预警

3.1 电磁辐射监测预警

采用KBD5型电磁辐射监测仪进行冲击地压危险监测预报。每个测点监测2min，有效监测范围为7～22m。实验测定的指标为电磁辐射强度值180mV，脉冲数2700，确定3304工作面指标为电磁辐射强度值100mV，脉冲数1600。按该指标的60%执行，如果监测数据超过临界值（电磁辐射强度值60mV，脉冲数960），或者当电磁辐射强度值或脉冲数出现异常变化趋势，则认为该区域存在冲击危险。

采用电磁辐射监测仪监测比较方便快捷，人员劳动强度低。缺点是监测数据误差大，受外界电器设备和电缆等干扰严重，需要使用钻屑法进一步检验。

3.2 钻屑法监测预警

钻屑法检测准确性较高，每米钻屑量和施工过程中的动力效应均能有效反映煤体应力集中程度和冲击危险性程度，以便及时采取卸压解危措施，且不受外界因素的干扰。对预计的危险区域采用钻屑法进行危险性监测和预报。孔径42mm，孔深10m，间距5m。

采用Φ42mm的麻花钻头，测定3304工作面临界煤粉量为3.96kg/m，如果钻屑量超过临界值或者在打钻过程中有卡钻、吸钻、煤炮等动力现象，表明有冲击危险。

4 冲击危险解危措施

4.1 迎头或帮部卸压爆破

采用深孔爆破的方式进行超前松动爆破，以改变煤体结构，消除或减缓形成冲击危险的条件。对于应力集中程度特别高的区域，特别是在应力异常区，往往出现应力二次集聚现象，需要反复采取检验、爆破卸压，直至解除危险。

在电磁辐射和钻屑法检测出冲击危险后，直接利用钻屑法检验孔加深并装药实施爆破卸压，直至解除冲击危险为止。

4.2 煤巷大钻孔卸压

在施工中，随着掘进进行电磁辐射监测和钻屑法监测，当电磁辐射监测其强度没有达到临危值的60%（电磁辐射强度125mV），但煤炮动力显现较为明显，经钻屑鉴定其值又不超标时，为预防冲击，要采取打大孔卸压的防冲措施，在形成了卸压保护带的前方继续掘进。

5 解危措施效果检验

3304运输顺槽掘进迎头揭露DF34断层后，及时有效地实施了卸压爆破等解危措施，使得掘进迎头应力集中程度减小，有效降低了掘进迎头的冲击危险性，安全通过DF34断层。自从2014年5月至2014年6月16日完成3304运输顺槽的防冲解危工作后，震动次数和能量明显呈下降趋势，如图1所示。

图1 单日震动能量与次数的变化

6 结论

（1）从理论上分析3304工作面运输顺槽过DF34断层可能发生冲击危险的程度，确定断层面向前0～20m范围内煤岩掘进过程中具有发生动力现象的条件。

（2采用电磁辐射和钻屑法共同对顺槽掘进过程中冲击危险进行监测，避免了单一监测的缺陷，提高了冲击危险预警准确率。

（3）采用爆破卸压和钻孔卸压相结合的方式进行解危。解危后，每日震动次数和能量明显减少，有效降低了掘进迎头的冲击危险性，安全通过DF34断层。