采煤工作面过地质构造带期间冲击地压防治技术研究

李祖佶

（山西汾西宜兴煤业有限责任公司，山西 孝义 032300）

随采深增加冲击地压对矿井生产影响更为显著，特别是中东部的山东、河南等煤炭生产区，冲击地压影响更为突出[1]。众多的研究学者对冲击地压预测预警、发生机理以及防治技术等展开研究，并取得较为丰硕的研究成果[2]。众多的研究成果表明，当井下采掘作业面回采推进过地质构造时更容易发生冲击地压，主要原因是构造应力、采动应力等叠加以及开采扰动导致[3-6]。文中以11306 综采工作面过断层构造为工程实例，对采取的冲击地压预警以及防治措施进行阐述，现场应用后实现了采面安全回采。

1 工程概况

山西某矿11306 综采工作面受到区域地质构造影响布置不规则，采面东侧、西侧分别为11308 采空区以及井田边界煤柱，南侧、北侧分别为实体煤以及采空区。11306 综采工作面开采的11 号煤层赋存稳定，煤层倾角介于7°～18°（平均10°），厚度平均4.2 m，煤体中部夹杂有2～4 层矸石，矸石总厚度为300～900 mm，煤质为气肥煤。

现在国内聋校基本都在用普通中小学的信息技术教材，普通中小学信息技术发展速度是聋校无法赶上的。不论是师资力量还是硬件设施，我们都严重滞后。而普通中小学的这一套教材我们直接拿来用，明显存在着内容太多、很多内容不适合聋生的问题。聋校信息技术的师资力量又严重缺乏，让我们聋校信息技术的课堂教学举步维艰[3]。

11306 综采工作面设计推进长度690 m，分三段开采，采面斜长分别为190 m、220 m 以及235 m。根据回采巷道揭露岩层情况并结合现有的地质资料显示，11306 综采工作面回采范围内发育有多个断层，其中DF11（H=2.5～4.3 m，136°∠59°）、DF13（H=0.9～5.1 m，163°∠63°）对采面回采影响较为明显。

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2 采面冲击地压危险性分析

3）断层影响。在11306 综采工作面开采范围内存在有多个断层，其中DF11、DF13 对采面回采有较大影响。在断层影响范围内构造应力集中程度较为明显，从而在为冲击地压发生创造了一定条件。

在11306 综采工作面安装微震监测系统对区域微震发生情况进行监测。距离在采面运输巷、回风巷分别布置2 个、3 个监测探头，监测探头间距350～500 m。根据微震监测结果以及相关预警指标对冲击地压进行预警。

1）11 号煤层顶板岩层坚硬。11 号煤层覆岩中存在有坚硬的灰岩，与煤层垂直距离约为230 m，该层坚硬灰岩厚度平均达到225 m。11 号煤层开采形成大面积采空区，顶板坚硬灰岩形成悬顶并集聚大量的弹性能。顶板集聚的弹性能释放后会导致采面大面积来压严重时出现严重的冲击地压问题。

在11306 综采工作面过地质构造期间冲击地压危险性会显著增加。为此，综合分析矿压、回采巷道围岩应力、微震、钻屑等指标可对冲击地压进行预警。

4）采面设计不规则。11306 综采工作面受到区域地质构造影响布置不规则，在采面不规则区域内更容易出现应力集中，从而增加冲击地压发生率。

在采面回采巷道内安装KJ21 应力监测系统，对围岩应力进行实时监测。根据采面开采以及地质构造情况，将压力传感器安装在回采巷道采面帮侧，两个压力传感器为一组，组间间距为25～30 m。在回采巷道采面帮距离巷道底板1.5 m 位置施工两个钻孔，孔径均为42 mm，孔深分别为7 m、14 m。根据围岩应力监测结果对冲击地压进行预警，具体依据的预警指标见表1 所示。

当钻孔在1～7 m 范围内钻进时排出的钻屑量超过2.4 kg/m、在8～15 m 范围钻进时排出的钻屑量超过4.0 kg/m 时，或者钻孔在钻进过程中出现吸钻、卡钻、异响等动力显现时，即可判定该区域存在冲击地压危险性。

3 采面过构造期间冲击地压预警技术

根据项目示范区产权的划分和石首市项目区实际情况，从水库取水，灌溉方式为自流灌溉的末级渠系供水费用由管理费用、配水人员劳务费用和运行维护费用三部分构成。提水灌溉的区域，由于泵站为小型泵站，且产权归农民用水者协会所有，农民用水者协会负责运行成本和维修，因此，提水灌溉区域末级渠系供水费用由管理费用、配水人员劳务费用、运行维护费用及水泵运行成本四部分构成。

3.1 矿压监测

通过监测顶板离层情况、回采巷道围岩变形情况分析矿压显现规律，进而实现冲击地压预测。在回采巷道内每隔50 m 安装一个顶板离层仪，当监测到顶板离层量超过60 mm 时即使用必要的支护措施控制顶板离层；每间隔100 m 布置一测站对围岩变形量进行监测，同时在地质构造影响区内加密测点，当围岩变形量累积超过500 mm 时应进行必要的巷道修整以及补强支护。

3.2 应力在线监测

采面在回采断层地质构造期间更容易发生冲击地压，从而给煤炭安全回采带来威胁。因此，需要采取各种措施对过地质构造期间冲击地压进行监测预警，并依据预警结果针对性提出防治措施。

3.3 微震监测

2）采面埋深大。11306 综采工作面开采深度平均超过620 m，同时受到邻近的采空区影响，采面煤岩体中应力出现不同程度集中，同时应力集中分布不均衡。

3.4 钻屑指标监测

通过不同孔深钻屑量即可掌握采面回采过地质构造过程中围岩应力集中程度以及邻近采空区侧向应力集中程度。根据矿井生产经验并借鉴邻近矿井施工方案，在回采过地质构造期间将钻孔孔深设计为15 m，钻孔孔径为42 mm，开孔位于底板上方1.0～1.2 m 位置。

4.电器以及导体的动稳定、热稳定和电器的短路开断电流，应该按照三相短路进行验算。一般用熔断器进行保护的电压互感器回路，对动稳定以及热稳定情况可以不进行验算。对断路器的断流能力进行校核时，采用的校核条件应该是断路器实际开断时间的短路电流。

添加可可碱的发酵液与未添加咖啡碱对照组发酵液中剩余葡萄糖含量的变化趋势一致，相比之下，添加可可碱的发酵液中葡萄糖的含量下降的更为明显，说明有可可碱的存在可能对刺激菌体的生长繁殖存在积极作用，从而加速冠突散囊菌对发酵液中葡萄糖的消耗；二组发酵液总蛋白质含量均随着时间的增加而逐渐升高，而又分别在发酵第8、9 d相继开始下降，一方面冠突散囊菌在发酵培养过程中胞外酶的分泌和积累，另一方面，也可能是由于菌体自溶导致胞内蛋白等大分子物质快速降解。

4 冲击地压防治措施

4.1 静态区卸压措施

在采面回采之前即对冲击地压危险性区域进行卸压，超前卸压范围超过200 m，并严格依据《11306综采工作面冲击地压危险性评价报告》中给定的技术方案实施。具体施工的卸压钻孔技术方案：在弱冲击地压区域内，距离底板1.5 m 位置施工卸压钻孔，钻孔孔深在20 m、钻孔孔径均为110 mm，间距2.0 m，钻孔垂直巷道壁施工；在强冲击地压区内，在距离巷道底板1.5m 位置施工卸压钻孔，钻孔孔深25 m、孔径110 mm，间距为1.0 m。

4.2 动态区域卸压出措施

在采面回采过程中当发现某区域存在冲击地压危险性时，即可进行卸压。具体布置的卸压钻孔技术参数为：钻孔孔深均为10.0 m、孔径110.0 mm、间距1.0 m，钻孔均垂直巷道壁施工。具体施工时由低应力区向高应力区进行，在地质构造影响带范围内即从影响带边缘向影响带中部施工。

4.3 冲击地压治理效果分析

在采面过地质构造期间采用上述综合卸压技术措施后，采用微震监测技术对开采过程中产生的微震能量、微震频次进行监测。在2020.5.20～2020.6.8号期间采面回采过DF11，在过该断层期间微震释放总能量为129 kJ，发生频次为42 个。在采面采区冲击地压防治措施后，微震总能量得以降低、频次有所增加。在采面采用综合冲击地压治理措施后，有效减低了工作面回采过地质构造期间冲击地压风险，取得较好冲击地压治理效果。

5 结语

11306 综采工作面受到开采的煤层埋深深、顶板岩层坚硬、采面不规则、地质构造等因素综合作用下容易发生冲击地压，从而给工作面回采安全带来一定威胁。特别是采面过DF11、DF13 构造期间，围岩中构造应力集中程度更为显著，冲击地压风险更高。为此，提出综合使用矿压监测、围岩应力监测、微震监测以及钻屑量监测等方式对冲击地压预警，并综合静态区、动态区卸压措施防治冲击地压。在11306 综采工作面现场应用后，采面过地质构造期间未出现冲击地压征兆，可在一定程度上提高采面生产安全保障能力。