沖擊地壓工作面開采技術(shù)開采上解放層卸壓

白長江 蘇康 桑勝濤

（山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦，山東泰安 271413）

沖擊地壓工作面開采技術(shù)開采上解放層卸壓

白長江 蘇康 桑勝濤

（山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦，山東泰安 271413）

開采解放層已成為治理沖擊地壓確保安全開采普遍采用的措施之一，以華豐礦為例，一直采用開采上下解放層的方法進(jìn)行卸壓，取得了一定的效果，優(yōu)化了上解放層工作面布置參數(shù)技術(shù)研究，增加卸壓保護(hù)有效時(shí)間和距離，降低礦井沖擊地壓災(zāi)害。

卸壓保護(hù) 強(qiáng)沖擊傾向煤層 上解放層 技術(shù)研究

華豐煤礦4層煤采掘工作面發(fā)生多次災(zāi)害性沖擊地壓，對巷道破壞嚴(yán)重，造成工作面停面。經(jīng)過不斷探索，建立了較為完善的沖擊地壓綜合監(jiān)測防治體系，優(yōu)化開拓布局，并采用開采沖擊地壓煤層上方工作面作為解放層，有效降低了沖擊地壓引起的災(zāi)害事故。

1 概述

華豐煤礦主采煤層為4層煤，煤層平均厚度為6.4m，可采指數(shù)為1，煤厚變異系數(shù)28%，為較穩(wěn)定煤層，煤層傾角30～34°，平均32°，硬度系數(shù)f=1.5～2.5，視密度1.31t/m3，單向抗壓強(qiáng)度10.8～25.5MPa，經(jīng)鑒定四層煤具有強(qiáng)烈沖擊傾向。提出深部礦井開采前，先開采上、下煤層作為解放層，提前卸壓，減輕應(yīng)力集中，用于沖擊地壓防治。

2 開采分析

不開采解放層時(shí)：采用實(shí)際發(fā)生沖擊地壓的平均臨界深度660-775米、平均720米；單獨(dú)開采下解放層：上平巷處的極限有效深度為968～1136米，平均1055米。上下解放層同時(shí)開采：上平巷處的極限有效深度為1178～1384米，平均1281米。開采下解放層后，發(fā)生沖擊地壓發(fā)生的極限深度增加1.63倍，開采上、下解放層后，發(fā)生沖擊地壓發(fā)生的極限深度增加1.8倍。

3 相似材料模擬實(shí)驗(yàn)論證的開采方案

上解放層開采過程中對四層煤上平巷三種情況下的卸壓程度，得到了上解放層工作面布置的位置：將上解放層上平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷外側(cè)30～40m處，將上解放層下平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷內(nèi)側(cè)20～30m處，將上解放層下平巷布置在沿傾向距4煤被解放層上平巷內(nèi)側(cè)20-30m處。如圖1所示。圖中的方案可以實(shí)現(xiàn)1411工作面上平巷的良好卸壓。采用“短工作面卸壓方案”后，通過調(diào)整參數(shù)，仍能夠達(dá)到相似的卸壓效果。

圖1 煤4平巷及煤1上解放層工作面可選的合理位置

圖2 一層煤工作面長60m時(shí)的主應(yīng)力圖

圖3

4 數(shù)值模擬的結(jié)果

由圖2可以看出，一層煤60m長的工作面開采后，其上平巷處于0-20MPa的卸壓區(qū)，其下平巷處于40-60MPa的高應(yīng)力區(qū)，下平巷邊緣應(yīng)力達(dá)到60-80MPa。

5 上解放層短工作面卸壓參數(shù)設(shè)計(jì)

如圖3，4煤上平巷布置在1層工作面采空區(qū)內(nèi)，距離1層上平巷下山方向20m和1層下平巷上山方向10m處。短工作面卸壓總體方案如下：在1層煤中，布置一寬度為30m的短工作面，使1層工作面開采形成的解放區(qū)域能夠有效保護(hù)1411上平巷。

6 1410工作面上平巷與1411工作面上平巷巷道變形量對比

1410工作面只開采了煤層的下解放層，1411工作面則開采了煤層的上、下兩個(gè)解放層。

（1）1410工作面上平巷超前100m巷道表面位移觀測：該觀測歷時(shí)55天，該段時(shí)間內(nèi)頂?shù)装謇塾?jì)移近量為1010.0mm，平均移近速度為18.36mm/d；最大位移速度為38mm/d；頂板下沉量為311mm，平均移近速度為5.65mm/d；最大位移速度為19.0mm/d；兩幫累計(jì)移近量為706.0mm；平均移近速度為12.83mm/d；最大位移速度為25.00mm/d；底鼓量為699mm，平均底鼓速度為12.70mm/d。（2）1411工作面上平巷超前100m巷道表面位移觀測：該觀測歷時(shí)56天，該段時(shí)間內(nèi)頂?shù)装謇塾?jì)移近量為394.5mm，平均移近速度為7.04mm/d；最大位移速度為20mm/d；頂板下沉量為44.5mm，平均移近速度為0.81mm/d；最大位移速度為3.0mm/d；兩幫累計(jì)移近量為2 27.0 m m；平均移近速度為4.0 5 mm/d；最大位移速度為18.00mm/d；底鼓量為349.5mm，平均底鼓速度為6.24mm/d。（3）通過以上對比分析，我們可以明顯的得出：1411工作面上平巷巷道變形量比1410上平巷變形量明顯減弱，有效的降低了1411工作面平巷維護(hù)工作量。

7 結(jié)語

通過上卸壓工作面處理水害、頂板破碎、過地質(zhì)構(gòu)造的技術(shù)措施，保證了工作面的正常順利推采，成功解放了四層工作面上平巷，減小了四層工作面上平巷巷道變形量及沖擊威脅，完成了為四層工作面卸壓的目的，確保了四層工作面上平巷掘進(jìn)及四層工作面的安全推采。