綜合防沖技術(shù)在五龍煤礦的實踐

劉智　趙士聰　計占民

【摘 要】本文介紹了五龍煤礦3322B工作面概況和發(fā)生沖擊地壓的情況，并以3322B工作面為例，介紹了五龍煤礦的綜合防治沖擊地壓技術(shù)實踐及經(jīng)驗，相關(guān)預(yù)防沖擊地壓技術(shù)對于其他具有沖擊地壓危險的煤礦具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】沖擊地壓；卸壓；防沖；集中應(yīng)力

1 3322B工作面概況

五龍煤礦是阜新礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司的主力生產(chǎn)礦井，是我國“一五”期間156個重點建設(shè)項目之一，于1957年6月建成投產(chǎn)。原設(shè)計生產(chǎn)能力150萬噸，后經(jīng)多次技術(shù)改造，2011年7月重新核定生產(chǎn)能力為240萬噸。由于開采歷史較長，該礦的采場布局不可避免地受到各集中應(yīng)力區(qū)的影響[1]。該礦3322B工作面位于五龍煤礦工業(yè)廣場以南，Ⅲ帶巖墻以北，Ⅱ帶巖墻以西的區(qū)域。開采煤層為太平下層煤，采面走向長1240m，工作面長136m，可采儲量210萬噸，走向長壁綜合機械化采煤。該面的運輸巷、回風(fēng)巷及切眼相對上方的3322A面內(nèi)錯6m布置，即下組工作面布置在上組采空區(qū)以下10.7m位置。工作面北側(cè)和上部均有采空區(qū)，受礦壓作用明顯。

2 工作面沖擊地壓情況

五龍煤礦2012年共發(fā)生礦震26次，其中1.0ML以下礦震5次，1.0～2.0ML礦震15次，2.0～3.0ML礦震6次，最大震級3.0ML。其中，無破壞性礦震20次，最大震級3.0ML，有破壞性及有輕度顯現(xiàn)的沖擊地壓6次，最大震級2.1ML。在所發(fā)生的沖擊地壓事件中，主要的破壞形式是巷道底鼓、兩幫移近、支架歪斜、設(shè)備傾斜，底鼓量一般達到0.3～0.5m，兩幫移近量一般達到0.2～0.3m，垛式支架歪斜量有時達0.5m，皮帶機或刮板運輸機局部傾斜移位有時可達0.3～0.5m。

3 工作面綜合防沖實踐

3.1 3322B工作面沖擊地壓危險域劃分

根據(jù)該面位置與兩大煤柱和各采終面的關(guān)系，將采面巷道按防沖級別的不同劃分為嚴(yán)重沖擊危險區(qū)、中等沖擊危險區(qū)和無沖擊危險區(qū)三類。

（1）嚴(yán)重沖擊危險區(qū)：該區(qū)域總計為1006m，其中，外回風(fēng)巷124m；運輸巷451m；回風(fēng)巷431m。

（2）中等沖擊危險區(qū)：該區(qū)域總計為461m，其中，回風(fēng)巷161m，運輸巷110m，材料軌道巷190m。

（3）除去上述兩個區(qū)域，其它巷道區(qū)域均為無沖擊危險區(qū)。

3.2 3322B工作面防沖技術(shù)

3.2.1 高壓注水和鉆孔卸壓

3322B工作面外回風(fēng)巷于2011年1月16日白班拉門施工，支護上采用了長短錨索+U棚聯(lián)合支護，由于煤炮多發(fā)，威力較大，震感較強，隨于2月27日白班停止掘進（已掘進47m）。采取了如下防沖措施：在停掘工作面沿著施工前進方向打6個注水卸壓孔，孔深65m，孔徑Φ87mm，然后進行高壓注水，累計注水約650m3。高壓注水過程中誘發(fā)多次較強煤炮發(fā)生，卸壓效果明顯。該面停掘后，通過施工道改由另一個方向施工，剩余78m貫通時又停掘，在里側(cè)掘面沿掘進方向施工9個卸壓鉆孔，孔深78m，孔徑Φ153mm。當(dāng)這兩項防沖工程施工完畢再重新掘進施工時，煤炮等動壓現(xiàn)象均消失，于5月6日白班外回風(fēng)巷安全貫通。

3.2.2 卸壓爆破

6月23日白班，3322B工作面回風(fēng)巷掘進1016m時，檢測屑量達到3.2kg/m，處于超標(biāo)狀態(tài)。隨即對掘面采取爆破卸壓措施：在工作面打2個10m深的超前爆破卸壓孔，分別裝藥。把作業(yè)人員全部撤至150m安全距離以外后，引爆炸藥，誘發(fā)了2.2級的沖擊地壓。此次沖擊雖然對巷道造成一定程度的破壞，但由于全部及時地撤離了作業(yè)人員，成功地避免了一次可能對作業(yè)人員造成的人身傷害，實現(xiàn)了對煤體的安全卸壓。

3.2.3 爆破與注水組合卸壓

由于3322B工作面局部含有夾石時增加了煤體強度，單一采用高壓注水時很難將煤體壓裂，不易達到卸壓目的。對此，首先對防沖注水孔進行爆破預(yù)裂，人為降低煤巖體強度，而后再進行高壓注水，由此形成了巷道保護帶，這在很大程度上避免或減弱了因沖擊地壓造成的巷道破壞。

3.2.4 垛式支架強力支護

鑒于3322B工作面遇到的高應(yīng)力狀況，僅靠錨桿錨索聯(lián)合支護已不能滿足巷道支護需求，在掘進和回采期間，對嚴(yán)重沖擊危險區(qū)域的巷道安設(shè)成組垛式支架，增加巷道的支護強度，提高巷道抵御沖擊地壓的能力。實踐證明，在嚴(yán)重沖擊危險區(qū)，高強度支護是維護巷道、保證有足夠作業(yè)空間、保證人身及設(shè)備安全的最成功有效的措施和途徑。

3.2.5 降低采面進度，減少擾動

通過觀察，發(fā)現(xiàn)3322B工作面推進度對沖擊地壓發(fā)生有一定的影響，當(dāng)推進度為3.3m～4.4m/d時，發(fā)生沖擊就相對頻繁，當(dāng)把推進度降到2.2m/d時，沖擊次數(shù)相對減少，為此將該面的推進度降到2.2m/d。

4 結(jié)論

五龍煤礦發(fā)生沖擊地壓的原因：一是隨著開采深度的增加導(dǎo)致地應(yīng)力增加；二是歷史上不合理的開采順序和工作面布局，在煤層群開采系統(tǒng)中存在多個采動應(yīng)力集中帶區(qū)。煤柱區(qū)應(yīng)力活動、采場應(yīng)力活動和各種生產(chǎn)活動的擾動因素決定了五龍礦礦震（有時發(fā)展為沖擊地壓）發(fā)生的頻率、規(guī)模、強度乃至破壞性的大小。對于沖擊地壓的預(yù)防，需要通過“四位一體”的綜合防治措施，并采用針對有效的消沖技術(shù)，才能達到較好的預(yù)防沖擊地壓的效果。

【參考文獻】

[1]李雪青.阜礦集團五龍煤礦沖擊地壓事故分析與綜合防治技術(shù)研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2005.

[責(zé)任編輯：丁艷]