強沖擊煤層火成巖侵入綜放面沖擊地壓危險分析與防治

張　強（肥城礦業(yè)集團有限責任公司,山東 肥城 271608）

強沖擊煤層火成巖侵入綜放面
沖擊地壓危險分析與防治

張強
（肥城礦業(yè)集團有限責任公司,山東 肥城 271608）

剖析了沖擊危險性作用因素與誘發(fā)機理，闡述了工作面采取的各項防沖治理措施。

煤層沖擊；火成巖；卸壓孔

0　前言

隨著淺部煤炭資源的日益枯竭，礦井開采深度的逐漸增加，加之村莊壓煤等特殊原因，深部強沖擊大范圍條采礦井數(shù)量不斷增加，越來越多的礦井出現(xiàn)了災害性沖擊地（礦）壓、礦震等動力災害事故。梁寶寺煤礦3312外工作面煤層埋藏深，具有強沖擊傾向性，工作面存在火成巖侵入?yún)^(qū)，上覆巖層活動加劇，微震事件頻發(fā)，受到?jīng)_擊地壓嚴重威脅,現(xiàn)場通過采取強監(jiān)測、強卸壓、強支護、強防護等綜合措施，保證了工作面安全回采至停采線。

1　工作面概況

肥礦集團梁寶寺煤礦3312外工作面主采煤層為3煤，該煤層經(jīng)鑒定具有強沖擊傾向性，工作面開采深度900m左右，頂板存在堅硬厚巖層（18.36m），開采過程中容易形成懸頂，切眼向南104～322m范圍內(nèi)的煤層被巖漿巖侵入，煤層被侵蝕或變質(zhì)為焦炭，皮順局部留底煤，受火成巖侵入影響，該工作面壓力大，自回采開始，微震事件頻發(fā)，如采取措施不力，在動靜載荷疊加下，容易誘發(fā)沖擊。

2　火成巖侵入沖擊地壓誘發(fā)機理

工作面前方火成巖發(fā)育的產(chǎn)狀可能存在如圖A、B、C三種形式（圖1），其中A、B型為“尖滅”式，C型為“陷落柱”式，三種情況下對防沖均極為不利。

若發(fā)育A、B兩種產(chǎn)狀，靠近工作面?zhèn)然鸪蓭r體較薄，易發(fā)生斷裂，遠離工作面?zhèn)然鸪蓭r體較厚，不易發(fā)生斷裂，在高應力作用下，中間某區(qū)域極極可能發(fā)生突然破裂，斷裂形成的動載與工作面靜載作用疊加，皮帶順槽留底煤區(qū)域受“壓桿作用”易誘發(fā)底煤沖擊。

若發(fā)育C種產(chǎn)狀，受火成巖影響，超前支承壓力轉移受阻，隨著工作面推采，剩余煤柱逐漸減小，支承壓力逐漸增大，剩余煤體承載高應力，上覆巖層容易發(fā)生以煤巖交界為支點，瞬間向采空區(qū)方向旋轉的運動，造成工作面突然來壓，兩端頭及工作面上極易誘發(fā)沖擊。

3　工作面高應力區(qū)壓力顯現(xiàn)

自工作面開始推采，3312工作面微震事件頻發(fā)，特別是推采至距火成巖侵入體邊緣約50m處時，日能量累計和日最大能量均處于歷史高值，微震事件主要分布在火成巖侵入體邊、超前120m范圍內(nèi)及火成巖侵入體內(nèi)部。

4　工作面誘發(fā)沖擊機理分析

3312工作面3煤層具有強沖擊傾向性，具備了發(fā)生沖擊地壓的基本條件；動靜載荷疊加，是沖擊地壓可能誘發(fā)的根本原因。

3312工作面埋深大，先期形成較高的原巖應力，同時受火成巖侵入，侵入體與工作面之間形成“類孤島”煤柱，受工作面前方“C型”火成巖體阻擋，隨工作面推進，該煤柱體面積逐漸減小，“類孤島”煤柱承載壓力逐漸增大，且煤巖相鄰區(qū)域出現(xiàn)的水平構造應力（應力方向沿火成巖侵入體外法線方向）與工作面超前支承壓力疊加，其單位面積三向受力越來越大，形成很高的靜載荷作用，達到一定程度后，工作面右側的“A型”或“B型”火成巖體局部可能斷裂，形成大的動載作用，動靜載荷疊加，致使皮帶順槽留底煤段受“壓桿”作用，極易誘發(fā)沖擊。

5　工作面沖擊地壓防治措施

通過深入研究沖擊地壓發(fā)生機理，采取了綜合性的防范與治理措施，堅持“強監(jiān)測、強卸壓、強支護、強防護”原則，堅持均衡生產(chǎn)，狠抓措施落實，保證了工作面回采期間防沖安全，目前該工作面已安全回采完畢、并已撤除、封閉。

（1）工作面安設了KJ550沖擊地壓在線監(jiān)測及KJ551微震監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測范圍超前300m，出現(xiàn)壓力突然升高或達到預警值，立即通過實施施工現(xiàn)場卸壓；同時工作面兩順槽超前30m范圍內(nèi)定期進行鉆屑法監(jiān)測。

（2）皮帶順槽留底煤區(qū)域施工底板卸壓孔卸壓，外圍巷道兩幫全部打直徑卸壓孔卸壓。

（3）兩順槽超前100m支設超前單體支護；受類三角孤島煤柱影響，皮順超前支護延長至110m；外圍三岔口支設木點柱或木垛支護。

（4）工作面推采位置300m范圍外圍巷道安設防沖門限員管理；割煤期間實行限員，采煤機運行至上下兩端頭30m時，人員撤離到工作面支架內(nèi)，皮順留底煤區(qū)域懸掛“危險區(qū)域指示牌板”進行限員，確?！坝姓馃o災”、“有災無傷”。

（5）控制工作面推采速度，做到均衡勻速生產(chǎn)。

6　結論

通過深入研究3312工作面沖擊地壓發(fā)生機理，嚴格落實了各項監(jiān)測、卸壓、防護、支護措施，杜絕了工作面臨近停采期間沖擊地壓災害的發(fā)生，確保了工作面安全回采。對類似生產(chǎn)、地質(zhì)條件下的工作面的沖擊地壓防治工作具有較強的理論研究及實踐參考價值。

張強（1979—），男，畢業(yè)于山東科技大學采礦專業(yè)，現(xiàn)在肥城礦業(yè)集團有限責任公司從事采礦技術工作。