南一1207综采工作面防冲探析

温泉 田旭 张帅弛

铁法能源公司大隆矿两防办 辽宁调兵山 112700

随着我国煤炭采掘深度的增加和采掘强度的增大，冲击地压事故发生率呈上升趋势，严重威胁着煤矿开采的安全，防治冲击地压的重要性日渐凸显。目前大隆矿采取煤岩体卸压方法有爆破卸压、大直径钻孔卸压等[1]。

1 南一1207工作面概况

1.1 工作面布置情况

大隆矿位于铁法煤田的中西部，井田走向长（东西）4.43km，倾斜宽（南北）2.58km，面积为13.55km2。南一1207工作面位于二水平南一采区的南部，工作面东侧、南侧以大隆井田边界保护煤柱为界以外为大兴煤矿，本矿井1207工作面与大兴煤矿北二采区1203工作面采空区之间最近距离为43m；西侧以FW2-2断层为界；北侧以F15断层为界；上部为706工作面采空区。

工作面平均面长427m，面宽260/214m，面积为106770m²。标高-568--655m，埋深约644.3-727.3m。所采煤层为二水平南一采区12#层煤，为复合煤层，煤质一般。最大厚度为4.60m，最小为2.40m，平均为3.50m，煤层厚度变化较大。局部含多层夹石，单层夹石最大厚度为1.70m，最小为0.10m，夹石累计平均为1.50m。

1.2 工作面地质情况

12#煤层呈单斜构造，北侧高，南侧低，倾向160°-180°，倾角3-12°。南一1207附近主要断层F44（落差0-8.0，较大影响）、F44-1（0-8.0，较大影响）、F44-2（0-8.0，无影响）、FS11207-7（0-2.20，有一定影响）、FW2-2（0-55.0，有一定影响）。

1.3 煤的冲击倾向性

北京科技大学测定的12#煤层煤体动态破坏时间DT=2467ms，弹性能WET=2.932，冲击能指数KE=3.814，单轴抗压强度σ=12.063MPa，因此该煤层具有弱冲击倾向性。

1.4 冲击危险区域划分

根据南一1207工作面临近和揭露断层，南一1207工作面回顺侧存在2#岩墙，并且工作面上部煤层情况、初次来压、见方、超前支撑压力、采深等共划分10个冲击危险区。其中具有中等冲击危险区共有四个，分别为回顺0-87m，87-350m；运顺0-100m，，240-320m。

1.5 冲击地压区域巷道支护方式

（1）在南一1207回顺中等冲击危险区在原有锚杆、锚索联合支护外又安设26组替棚支架补强支护。

（2）在南一1207运顺超前支护外设液压单体支护。

2 “四位一体”综合防冲措施

2.1 预测预报

南一1207综采工作面回采期间采用SOS微震监测法、应力在线监测法、钻屑法、矿压观测法预测冲击地压区域巷道的冲击危险性[2]。

（1）SOS微震监测法。矿井已安设22台微震拾震器，对全矿井所有采掘工作面24H动态监测，其中南一1207周围共安设6台微震拾震器，当震动能量超过1×105J时，震源位置在综采工作面前后150m，运、回顺煤帮左右50m范围内达到此临界值必须撤人，并且通知两防办和矿值班领导到现场指导工作，并采取钻屑法确定危险区域，实施防冲解危措施。

（2）应力在线监测法。在南一1207综采工作面共安设16台数字压力计监测液压支架工作阻力，确定工作面合理的初次来压和周期来压步距；在运、回顺共安设10台围岩应力传感器，对巷道顶底板移近量进行在线观测；在运、回顺安装10台锚杆测力计传感器，监测锚杆是否发生屈服和破断，评价巷道围岩的稳定性和安全性；在工作面两顺上帮超前200m安设12组钻孔测力计传感器，监测回采期间的支撑压力和媒体应力。

（3）钻屑法。在巷道两帮进行取屑检测，孔深10m，孔径Φ42mm，距底板1.0-1.5m，单排布置，钻孔方向与煤层倾向平行，钻孔间距20m，中等冲击危险区间隔2天检测一次，弱冲击危险区间隔3天监测一次，每次在运回顺上下帮各施工5个，或根据应力监测到的预警区域进行检验。检测以测定煤粉重量为主，单位公斤，并观察施工钻孔期间是否存在夹钻、卡钻现象，是否存在煤粉粒度变大的情况。发现动压现象比较明显时，需加密钻屑法监测，间距5m。

上述方法在监测区域预测有冲击危险时，实施大直径卸压钻孔等解危措施。

2.2 防治措施

2.2.1 大直径钻孔预卸压措施

工作面回采前，在中等冲击危险区域运、回顺巷道两帮施工大直径预卸压钻孔，钻孔沿煤层布置，开孔在距巷道底板1.0-1.5m，孔间距2m，钻孔直径φ114mm，孔深20m。运、回顺预卸压钻孔超前工作面200m。

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2.2.2 大直径钻孔卸压措施

（1）当监测指标达到或超过预警值时，视为有冲击危险，立即停止南一1207工作面一切工作，切断所有电器设备电源，采取钻孔卸压作为解危措施，孔径φ114mm。采取卸压解危措施后，必须利用钻屑法进行效果检验，直到检测值降到临界值以下，视为解危措施有效。

（2）在达到或超过临界值首个钻孔位置，每10m向两边施工监测钻孔确定动态冲击危险区。确定动态冲击危险区域后，向首个钻孔位置两端每隔3m实施一个卸压钻孔直到动态危险区边界。钻孔垂直于实体煤帮并且沿煤层倾向、按直线布置，距离底板1.5m，孔径φ114mm，孔深20m。

2.2.3 钻孔爆破卸压措施

采取钻孔卸压效果不理想时采用钻孔爆破卸压。在确认已形成冲击危险的区域，以一定的爆破参数实施卸载爆破[3]。

钻孔卸压爆破孔深度15.0m，孔间距为5m，孔径Φ42mm，钻孔斜向上3°-7°，钻孔距离地板1.0-1.8m，装药量不大于孔深1/3，装药量不大于8kg，用黄泥封满，正向装药。

2.3 效果检验

采用钻屑法进行效果检验仍有冲击危险性，重新实施卸压解危措施，直至防冲措施有效，经检验确认无冲击危险后，方可在采取安全防护措施的条件下进行回采作业。

2.4 安全防护措施

（1）南一1207运顺超前支护20m安装替棚支架，运、回顺距工作面200m范围内工作面作业时严禁人员入内。在离大兴矿北二1203工作面最近43m处前后100m，每10m安设一组防冲支架加强支护，回顺其他地点每20m安设一组防冲支架。回顺距小切眼80m，打4排单体（间距1米）加强支护顶板，中间两排单体排距2米。小切眼向外共安装16组防冲支架。

（2）南一1207两顺各设置2处临时避难硐室。临时避难硐室需设置供水管，向外开启的隔离门，20台隔离式自救器，箱式压风自救器4组（每组5个）。

3 结语

（1）SOS微震监测法可以有效的对南一1207工作面进行区域监测，从2018年12月生产至今工作面共发生微震事件22次，能量值最大为3.57E+05J，未超过预警指标。针对能量显现集中区域（与大兴矿北二1203综采工作面采空区最近43m处），我们采取补打大直径钻孔卸压措施，有效的减少了能量事件的发生，为南一1207安全回采提供保障。

（2）应力在线监测法、钻屑法及矿压观测法能够有效反应岩体内部结构特征，可以有效预测工作面的矿压规律，提高生产安全系数。

（3）卸压钻孔措施通过钻孔导向岩层内部，使得岩层内部的压力分布发生改变，达到应力集中区域岩层卸压的目的，进而消除工作面的冲击危险性。

（4）南一1207工作面回采期间通过采取“四位一体”的综合防冲措施，安全上是切实可行的。