掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)分析及解決措施

摘要：本文針對(duì)潞新一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，出現(xiàn)的炸頂?shù)葟?qiáng)礦壓顯現(xiàn)，結(jié)合地質(zhì)力學(xué)測(cè)試，分析了掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)出現(xiàn)的原因是地質(zhì)因素引起的應(yīng)力分布異常及應(yīng)力差較大，并針對(duì)性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)工作面 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn) 應(yīng)力分布異常 卸壓

地質(zhì)條件和支護(hù)方式是影響巷道掘進(jìn)速度的重要因素，地質(zhì)條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護(hù)等，巷道掘進(jìn)的進(jìn)度大大降低。

潞新礦區(qū)一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面開(kāi)口后，在掘進(jìn)過(guò)程中由于礦壓顯現(xiàn)劇烈，在掘進(jìn)迎頭11點(diǎn)方向，多次發(fā)生局部冒漏，無(wú)法采用錨網(wǎng)梁支護(hù)及快速掘進(jìn)，只能采用以U鋼為主的聯(lián)合支護(hù)，既增加了成本，又無(wú)法保證正常的采掘接續(xù)。

1 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應(yīng)力的夾角較大

根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，一礦兩測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對(duì)較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達(dá)到80°左右，接近垂直。

②主應(yīng)力差較大

最大水平主應(yīng)力與垂直應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間的差值較大。較大的主應(yīng)力差會(huì)產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，當(dāng)其超過(guò)煤巖體剪切強(qiáng)度時(shí)，煤巖體易發(fā)生破壞現(xiàn)象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發(fā)生剪切破壞和變形。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，潞新一礦兩個(gè)測(cè)點(diǎn)最大水平應(yīng)力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應(yīng)力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應(yīng)力分別為8.89MPa和11.34MPa，應(yīng)力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強(qiáng)，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強(qiáng)度測(cè)試表明，除夾矸及破碎位置觸點(diǎn)強(qiáng)度值外，煤體強(qiáng)度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，煤層層理、節(jié)理較為發(fā)育，局部還有掘進(jìn)斷面豎向、橫向節(jié)理交錯(cuò)的現(xiàn)象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強(qiáng)度。

④地質(zhì)構(gòu)造影響導(dǎo)致的應(yīng)力集中

地質(zhì)資料顯示，一礦井田邊界發(fā)育有較大的褶曲構(gòu)造，開(kāi)采范圍內(nèi)斷層較多，落差不等，局部地段受多個(gè)構(gòu)造交叉影響，應(yīng)力集中。地質(zhì)構(gòu)造大大影響了應(yīng)力分布，使得掘進(jìn)工作面附近的應(yīng)力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)處。

2 解決方案

根據(jù)上述分析，提出以下幾點(diǎn)措施，緩解強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。

①進(jìn)行沖擊傾向性鑒定，確定危險(xiǎn)等級(jí)，便于制定專項(xiàng)措施。

進(jìn)行沖擊傾向性鑒定后，根據(jù)結(jié)果針對(duì)性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進(jìn)行區(qū)域的局部的消沖，使得掘進(jìn)工作面整體處于卸壓帶內(nèi)，大大減緩壓力的顯現(xiàn)。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結(jié)果出來(lái)前，或鑒定為無(wú)沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應(yīng)用于潞新一礦強(qiáng)動(dòng)力現(xiàn)象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國(guó)和前蘇聯(lián)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，是德國(guó)唯一得到國(guó)家監(jiān)察局批準(zhǔn)的防控沖擊地壓標(biāo)準(zhǔn)措施；該方法在我國(guó)的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應(yīng)用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應(yīng)力集中區(qū)的煤巖體破碎，釋放一部分應(yīng)力集中區(qū)的彈性能，降低應(yīng)力集中程度，進(jìn)而達(dá)到消除沖擊地壓危險(xiǎn)的目的。

③及時(shí)噴漿。及時(shí)噴漿可以給圍巖一定的壓應(yīng)力，減小圍巖壓應(yīng)力的降低，減小偏應(yīng)力，控制拉伸、剪切變形的發(fā)展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設(shè)超前錨索。超前施加預(yù)應(yīng)力，一方面與噴漿的作用機(jī)理相同，控制拉剪破壞的發(fā)展，另一方面主動(dòng)施加預(yù)應(yīng)力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護(hù)錨索的參數(shù)相同，方位為炸頂方向。

3 主要結(jié)論

①原巖應(yīng)力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強(qiáng)度、低抗拉剪強(qiáng)度都是造成礦壓壓力顯現(xiàn)異常的原因。

②采區(qū)大范圍卸壓、及時(shí)噴漿或打設(shè)超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動(dòng)影響下斷層活動(dòng)規(guī)律及其誘發(fā)沖擊地壓的防治[J].煤礦開(kāi)采雜志，2013.

[3]竇林名，何學(xué)秋.沖擊礦壓防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實(shí)踐[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint

摘要：本文針對(duì)潞新一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，出現(xiàn)的炸頂?shù)葟?qiáng)礦壓顯現(xiàn)，結(jié)合地質(zhì)力學(xué)測(cè)試，分析了掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)出現(xiàn)的原因是地質(zhì)因素引起的應(yīng)力分布異常及應(yīng)力差較大，并針對(duì)性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)工作面 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn) 應(yīng)力分布異常 卸壓

地質(zhì)條件和支護(hù)方式是影響巷道掘進(jìn)速度的重要因素，地質(zhì)條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護(hù)等，巷道掘進(jìn)的進(jìn)度大大降低。

潞新礦區(qū)一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面開(kāi)口后，在掘進(jìn)過(guò)程中由于礦壓顯現(xiàn)劇烈，在掘進(jìn)迎頭11點(diǎn)方向，多次發(fā)生局部冒漏，無(wú)法采用錨網(wǎng)梁支護(hù)及快速掘進(jìn)，只能采用以U鋼為主的聯(lián)合支護(hù)，既增加了成本，又無(wú)法保證正常的采掘接續(xù)。

1 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應(yīng)力的夾角較大

根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，一礦兩測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對(duì)較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達(dá)到80°左右，接近垂直。

②主應(yīng)力差較大

最大水平主應(yīng)力與垂直應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間的差值較大。較大的主應(yīng)力差會(huì)產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，當(dāng)其超過(guò)煤巖體剪切強(qiáng)度時(shí)，煤巖體易發(fā)生破壞現(xiàn)象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發(fā)生剪切破壞和變形。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，潞新一礦兩個(gè)測(cè)點(diǎn)最大水平應(yīng)力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應(yīng)力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應(yīng)力分別為8.89MPa和11.34MPa，應(yīng)力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強(qiáng)，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強(qiáng)度測(cè)試表明，除夾矸及破碎位置觸點(diǎn)強(qiáng)度值外，煤體強(qiáng)度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，煤層層理、節(jié)理較為發(fā)育，局部還有掘進(jìn)斷面豎向、橫向節(jié)理交錯(cuò)的現(xiàn)象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強(qiáng)度。

④地質(zhì)構(gòu)造影響導(dǎo)致的應(yīng)力集中

地質(zhì)資料顯示，一礦井田邊界發(fā)育有較大的褶曲構(gòu)造，開(kāi)采范圍內(nèi)斷層較多，落差不等，局部地段受多個(gè)構(gòu)造交叉影響，應(yīng)力集中。地質(zhì)構(gòu)造大大影響了應(yīng)力分布，使得掘進(jìn)工作面附近的應(yīng)力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)處。

2 解決方案

根據(jù)上述分析，提出以下幾點(diǎn)措施，緩解強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。

①進(jìn)行沖擊傾向性鑒定，確定危險(xiǎn)等級(jí)，便于制定專項(xiàng)措施。

進(jìn)行沖擊傾向性鑒定后，根據(jù)結(jié)果針對(duì)性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進(jìn)行區(qū)域的局部的消沖，使得掘進(jìn)工作面整體處于卸壓帶內(nèi)，大大減緩壓力的顯現(xiàn)。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結(jié)果出來(lái)前，或鑒定為無(wú)沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應(yīng)用于潞新一礦強(qiáng)動(dòng)力現(xiàn)象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國(guó)和前蘇聯(lián)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，是德國(guó)唯一得到國(guó)家監(jiān)察局批準(zhǔn)的防控沖擊地壓標(biāo)準(zhǔn)措施；該方法在我國(guó)的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應(yīng)用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應(yīng)力集中區(qū)的煤巖體破碎，釋放一部分應(yīng)力集中區(qū)的彈性能，降低應(yīng)力集中程度，進(jìn)而達(dá)到消除沖擊地壓危險(xiǎn)的目的。

③及時(shí)噴漿。及時(shí)噴漿可以給圍巖一定的壓應(yīng)力，減小圍巖壓應(yīng)力的降低，減小偏應(yīng)力，控制拉伸、剪切變形的發(fā)展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設(shè)超前錨索。超前施加預(yù)應(yīng)力，一方面與噴漿的作用機(jī)理相同，控制拉剪破壞的發(fā)展，另一方面主動(dòng)施加預(yù)應(yīng)力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護(hù)錨索的參數(shù)相同，方位為炸頂方向。

3 主要結(jié)論

①原巖應(yīng)力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強(qiáng)度、低抗拉剪強(qiáng)度都是造成礦壓壓力顯現(xiàn)異常的原因。

②采區(qū)大范圍卸壓、及時(shí)噴漿或打設(shè)超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動(dòng)影響下斷層活動(dòng)規(guī)律及其誘發(fā)沖擊地壓的防治[J].煤礦開(kāi)采雜志，2013.

[3]竇林名，何學(xué)秋.沖擊礦壓防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實(shí)踐[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint

摘要：本文針對(duì)潞新一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，出現(xiàn)的炸頂?shù)葟?qiáng)礦壓顯現(xiàn)，結(jié)合地質(zhì)力學(xué)測(cè)試，分析了掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)出現(xiàn)的原因是地質(zhì)因素引起的應(yīng)力分布異常及應(yīng)力差較大，并針對(duì)性的提出了卸壓、噴漿及超前錨索等解決措施。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)工作面 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn) 應(yīng)力分布異常 卸壓

地質(zhì)條件和支護(hù)方式是影響巷道掘進(jìn)速度的重要因素，地質(zhì)條件的影響常常使得巷道掘切速度慢、需采用多重支護(hù)等，巷道掘進(jìn)的進(jìn)度大大降低。

潞新礦區(qū)一礦5243下順槽掘進(jìn)工作面開(kāi)口后，在掘進(jìn)過(guò)程中由于礦壓顯現(xiàn)劇烈，在掘進(jìn)迎頭11點(diǎn)方向，多次發(fā)生局部冒漏，無(wú)法采用錨網(wǎng)梁支護(hù)及快速掘進(jìn)，只能采用以U鋼為主的聯(lián)合支護(hù)，既增加了成本，又無(wú)法保證正常的采掘接續(xù)。

1 強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的原因分析

①巷道軸線方向與最大水平主應(yīng)力的夾角較大

根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，一礦兩測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力方向分別為N8.2°W和N19.8°W，方向的一致性相對(duì)較好，近似N-S方向，與一礦的順槽巷道的布置方向的夾角達(dá)到80°左右，接近垂直。

②主應(yīng)力差較大

最大水平主應(yīng)力與垂直應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間的差值較大。較大的主應(yīng)力差會(huì)產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，當(dāng)其超過(guò)煤巖體剪切強(qiáng)度時(shí)，煤巖體易發(fā)生破壞現(xiàn)象，特別是巷道肩角和底角位置更容易發(fā)生剪切破壞和變形。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，潞新一礦兩個(gè)測(cè)點(diǎn)最大水平應(yīng)力分別為16.22MPa和16.53MPa；最小水平主應(yīng)力分別為8.64MPa和9.13MPa；垂直主應(yīng)力分別為8.89MPa和11.34MPa，應(yīng)力差值較大。

③煤的硬度較大，聚集能量能力強(qiáng)，但煤體抗剪切、拉伸能力差

強(qiáng)度測(cè)試表明，除夾矸及破碎位置觸點(diǎn)強(qiáng)度值外，煤體強(qiáng)度值大部分集中在10～30MPa之間，平均值為21.08MPa，煤體較硬?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，煤層層理、節(jié)理較為發(fā)育，局部還有掘進(jìn)斷面豎向、橫向節(jié)理交錯(cuò)的現(xiàn)象，這些都大大降低了煤體的抗剪及抗拉強(qiáng)度。

④地質(zhì)構(gòu)造影響導(dǎo)致的應(yīng)力集中

地質(zhì)資料顯示，一礦井田邊界發(fā)育有較大的褶曲構(gòu)造，開(kāi)采范圍內(nèi)斷層較多，落差不等，局部地段受多個(gè)構(gòu)造交叉影響，應(yīng)力集中。地質(zhì)構(gòu)造大大影響了應(yīng)力分布，使得掘進(jìn)工作面附近的應(yīng)力增大且異常。如圖1所示，紅色圓圈處為掘進(jìn)工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)處。

2 解決方案

根據(jù)上述分析，提出以下幾點(diǎn)措施，緩解強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。

①進(jìn)行沖擊傾向性鑒定，確定危險(xiǎn)等級(jí)，便于制定專項(xiàng)措施。

進(jìn)行沖擊傾向性鑒定后，根據(jù)結(jié)果針對(duì)性采取措施。如若具有一定的沖擊傾向，可采取綜合性的防沖措施，進(jìn)行區(qū)域的局部的消沖，使得掘進(jìn)工作面整體處于卸壓帶內(nèi)，大大減緩壓力的顯現(xiàn)。

②采取一定的卸壓措施。在沖擊傾向性鑒定結(jié)果出來(lái)前，或鑒定為無(wú)沖擊傾向，可以采取卸壓鉆孔、高壓注水等措施，可將部分沖擊地壓的卸壓方法應(yīng)用于潞新一礦強(qiáng)動(dòng)力現(xiàn)象，以釋放剩余能量或減輕能量的積聚程度。鉆孔卸壓作為防治沖擊地壓的積極措施，在德國(guó)和前蘇聯(lián)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，是德國(guó)唯一得到國(guó)家監(jiān)察局批準(zhǔn)的防控沖擊地壓標(biāo)準(zhǔn)措施；該方法在我國(guó)的許多沖擊地壓礦井如撫順龍鳳礦，北京城子礦，大同忻州窯礦應(yīng)用。由鉆孔卸壓原理可知鉆孔卸壓在于使應(yīng)力集中區(qū)的煤巖體破碎，釋放一部分應(yīng)力集中區(qū)的彈性能，降低應(yīng)力集中程度，進(jìn)而達(dá)到消除沖擊地壓危險(xiǎn)的目的。

③及時(shí)噴漿。及時(shí)噴漿可以給圍巖一定的壓應(yīng)力，減小圍巖壓應(yīng)力的降低，減小偏應(yīng)力，控制拉伸、剪切變形的發(fā)展。這樣可以部分控制頂板煤巖逐層的剝離冒落。

④打設(shè)超前錨索。超前施加預(yù)應(yīng)力，一方面與噴漿的作用機(jī)理相同，控制拉剪破壞的發(fā)展，另一方面主動(dòng)施加預(yù)應(yīng)力，加固了部分超前煤巖體。超前錨索與支護(hù)錨索的參數(shù)相同，方位為炸頂方向。

3 主要結(jié)論

①原巖應(yīng)力的特殊分布特征及煤體的高抗壓強(qiáng)度、低抗拉剪強(qiáng)度都是造成礦壓壓力顯現(xiàn)異常的原因。

②采區(qū)大范圍卸壓、及時(shí)噴漿或打設(shè)超前錨索是可以緩解的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，石平五，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]毛德兵，陳法兵.采動(dòng)影響下斷層活動(dòng)規(guī)律及其誘發(fā)沖擊地壓的防治[J].煤礦開(kāi)采雜志，2013.

[3]竇林名，何學(xué)秋.沖擊礦壓防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[4]齊慶新，雷毅，李宏艷，等.深孔斷頂爆破防治沖擊地壓的理論與實(shí)踐[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，A1（26）：3522-3527.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint