淺談沖擊地壓對(duì)孟村礦井的危害及其防護(hù)措施

第偉偉

摘 要：沖擊地壓事故已經(jīng)成為礦井生產(chǎn)的主要災(zāi)害，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，近年來(lái)，隨著孟村礦井基建期間地質(zhì)條件日益復(fù)雜，沖擊地壓對(duì)礦井安全生產(chǎn)的危害日趨加重。為切實(shí)做好沖擊地壓的防治工作，預(yù)防、杜絕或減少?zèng)_擊地壓事故，確保礦井安全生產(chǎn)，礦井高度重視沖擊地壓防治工作，實(shí)施了多種有效的防治措施，取得了較好的效果，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓；微震監(jiān)測(cè)法；大孔徑卸壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.091

1 井田及礦井概況

彬長(zhǎng)礦區(qū)總面積800km2，總資源量為8978.83Mt。該區(qū)煤層埋藏較深，上世紀(jì)70年代末在礦區(qū)東南淺部的水簾溝，有水簾、火石嘴、陰山、虎神溝等鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦開(kāi)始建設(shè)并投產(chǎn)。這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦規(guī)模小，采用高落式采煤法生產(chǎn)。到上世紀(jì)90年代，本礦區(qū)第一個(gè)經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)、正規(guī)開(kāi)采的下溝礦井開(kāi)工建設(shè)，1997年建成投產(chǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，本礦區(qū)亭南礦井、大佛寺礦井、蔣家河礦井、胡家河礦井、小莊礦井和孟村礦井相繼開(kāi)始建設(shè)。

孟村井田位于彬長(zhǎng)礦區(qū)中西部，東以西—平鐵路及福銀高速（G70）煤柱為界；南以亭南井田及無(wú)煤區(qū)為界；西與楊家坪井田相鄰；北以高家堡井田及無(wú)煤區(qū)為界。根據(jù)陜西省國(guó)土資源廳《關(guān)于劃定陜西省黃隴侏羅紀(jì)煤田彬長(zhǎng)礦區(qū)孟村煤礦礦區(qū)范圍的批復(fù)》文件，孟村井田由18個(gè)拐點(diǎn)圈定而成，東西長(zhǎng)10.6km，南北寬8.3km，井田面積約63.6km2，行政區(qū)劃屬陜西省咸陽(yáng)市長(zhǎng)武縣管轄。

4號(hào)煤層為本井田基本全區(qū)可采的厚～巨厚煤層，埋深390～620m，厚度3.70～26.02m，平均16.13m。層厚度總體東北部區(qū)域煤層較厚，由中東部向南、向西逐漸變薄，變化規(guī)律明顯。井田可采儲(chǔ)量601.44Mt，礦井按6.00Mt/a的規(guī)模計(jì)算經(jīng)計(jì)算，礦井服務(wù)年限為71.6年。

2 簡(jiǎn)析沖擊地壓及其對(duì)孟村礦井的危害

沖擊地壓是礦山井巷和采場(chǎng)周?chē)簬r體在受外界擾動(dòng)失穩(wěn)時(shí)，由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生突然劇烈震動(dòng)破壞的動(dòng)力現(xiàn)象。發(fā)生在煤礦開(kāi)采中的沖擊地壓一般都是因?yàn)樵诰蜻M(jìn)或采煤過(guò)程中，圍巖強(qiáng)度適應(yīng)不了集中的過(guò)高應(yīng)力而突發(fā)的失穩(wěn)破壞，它會(huì)對(duì)開(kāi)挖的工作面造成嚴(yán)重的破壞，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定程度的損壞，甚至?xí)斐蓢?yán)重的人員傷亡，對(duì)礦井開(kāi)采工作造成難以估量的損傷。

孟村礦井基建期間動(dòng)力顯現(xiàn)日益強(qiáng)烈，安全隱患加大，動(dòng)力顯現(xiàn)頻次、強(qiáng)度日益增大，頂板多次抽冒，威脅工人人身安全。煤壁片幫嚴(yán)重，巷道成型差，支護(hù)施工困難，掘進(jìn)進(jìn)尺難以保證。

2014年7月19日凌晨5時(shí)，401101工作面措施巷劇烈動(dòng)力顯現(xiàn)，140m巷道頂板瞬間整體下沉200-300mm，造成3處冒頂，停產(chǎn)近1個(gè)月；2015年8月31日零點(diǎn)班4點(diǎn)30分，中央一號(hào)輔助運(yùn)輸大巷出現(xiàn)了劇烈的沖擊地壓顯現(xiàn)，導(dǎo)致該巷道1450m至迎頭段（共計(jì)35m）右?guī)驼w向巷道中部位移400mm-600mm，巷道變形嚴(yán)重，兩處金屬網(wǎng)連接處出現(xiàn)破裂，木托盤(pán)壓裂，幫部物料被打翻在地，給礦井的基本建設(shè)帶來(lái)了極大影響。

3 孟村礦對(duì)沖擊地壓的防治措施

沖擊地壓事故已經(jīng)成為礦井生產(chǎn)的主要災(zāi)害，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，為切實(shí)做好沖擊地壓的防治工作，預(yù)防、杜絕或減少?zèng)_擊地壓事故，確保礦井安全生產(chǎn)，孟村礦高度重視沖擊地壓防治工作，采取了多種有效的防治措施，取得了較好的效果，保證了礦井的安全建設(shè)。

3.1 掘進(jìn)頭大孔徑卸壓

3.1.1 迎頭大直徑鉆孔卸壓

（1）卸壓參數(shù)（表1）

（2）施工方式。掘進(jìn)迎頭布置3個(gè)鉆孔，三花眼布置，鉆孔長(zhǎng)度80m，超前距小于10m時(shí)再重新打卸壓鉆孔，始終保證掘進(jìn)迎頭前方10m處于卸壓范圍。

3.1.2 幫部大直徑鉆孔卸壓

（1）卸壓參數(shù)（表2）

（2）施工方式.左幫卸壓孔垂直于巷幫三花眼布置，鉆孔直徑113mm，孔間距1.4m，鉆孔長(zhǎng)度13m，封孔長(zhǎng)度3m，滯后迎頭不得超過(guò)50m；右?guī)托秹嚎着c瓦斯抽放孔交錯(cuò)布置，鉆孔直徑113mm，孔間距2.5m，鉆孔長(zhǎng)度13m，封孔長(zhǎng)度3m，滯后迎頭不得超過(guò)50m。如圖1所示。

（3）底板大直徑鉆孔卸壓。1）卸壓參數(shù).底板大直徑鉆孔卸壓參數(shù)見(jiàn)表3所示。

2）施工方式。在底板施工大直徑鉆孔卸壓，向迎頭方向傾角60°，鉆孔直徑113mm，孔間距1.4m，封孔長(zhǎng)度3m，根據(jù)底煤實(shí)際情況，鉆孔施工至距煤層底板1m位置，卸壓孔距工作面迎頭滯后不得超過(guò)50m。

3.2 微震檢測(cè)法

通過(guò)微震檢測(cè)法對(duì)各掘進(jìn)頭巷道壓力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。微震檢測(cè)法確定掘進(jìn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)狀況主要根據(jù)礦震能量等級(jí)，指標(biāo)包括：①震動(dòng)能量的最大值Emax和大多數(shù)的震動(dòng)能量值；②一定掘進(jìn)進(jìn)度釋放的微震能量總和（∑E）。

沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：1.一般：102～105J，最大Emax>5×105J；2. ∑E>5×105J/每5m進(jìn)度。

中等沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：1.一般：102～105J，最大Emax<5×105J；2. ∑E<5×105J/每5m進(jìn)度。

弱沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：1.一般：102～104J，最大Emax<5×104J；2. ∑E<5×104J/每5m進(jìn)度。

無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：1.一般：102～103J，最大Emax<5×103J；2. ∑E<5×103J/每5m進(jìn)度。

孟村礦通過(guò)鉆屑法對(duì)各巷道卸壓措施進(jìn)行驗(yàn)證，鉆屑法確定掘進(jìn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)狀況主要根據(jù)煤粉超臨界指標(biāo)率，煤粉超臨界指標(biāo)率的計(jì)算公式為：煤粉超臨界指標(biāo)率=（實(shí)測(cè)粉煤量—煤粉量臨界值）/煤粉量臨界值

注：煤粉量臨界值（標(biāo)準(zhǔn)值）取值方法：采用鉆機(jī)配?42mm鉆頭、?40mm螺旋鉆桿打孔取煤粉，鉆孔2-6m段，煤粉量臨界值=實(shí)測(cè)煤粉量×1.5；鉆孔7-10m段，煤粉量臨界值=實(shí)測(cè)煤粉量×2，單位kg/m。

3.2.1 鉆孔基本參數(shù)

（1）鉆孔距巷道底板1—1.5m，垂直于巷幫（或迎頭煤壁）布置；

（2）掘進(jìn)工作面迎頭布置2孔，間距1.5m；

（3）鉆孔孔深為10m，一般布置3個(gè)，且避開(kāi)采動(dòng)影響區(qū)或其它應(yīng)力集中區(qū)；

（4）詳細(xì)記錄檢測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)及每米的煤粉量；

（5）標(biāo)準(zhǔn)煤粉量的標(biāo)定方法：在盤(pán)區(qū)圍巖壓力相對(duì)小的地方，分別布置10個(gè)鉆孔，取10個(gè)鉆孔每米煤粉量的平均值。

3.2.2 沖擊地壓危險(xiǎn)狀況判定

（1）沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：煤粉超臨界指標(biāo)率>50%。

（2）中等沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：煤粉超臨界指標(biāo)率在25%～0%之間。

（3）弱沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：煤粉超臨界指標(biāo)率在0～25%之間。

（4）無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)狀況：煤粉超臨界指標(biāo)率<0。

3.3 個(gè)體防護(hù)法

沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)掘進(jìn)的巷道迎頭向外150m處應(yīng)設(shè)置安全警戒，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)警戒，進(jìn)出人員必須進(jìn)行登記、銷(xiāo)號(hào)。進(jìn)入警戒線內(nèi)的人員，均按規(guī)定穿戴防沖服和鋼盔等個(gè)體防護(hù)用品。

4 結(jié)束語(yǔ)

沖擊地壓對(duì)礦井建設(shè)的影響嚴(yán)重威脅著礦井開(kāi)采的安全性，但這一問(wèn)題不是不可攻克的，采取多種措施，或是借助先進(jìn)開(kāi)采技術(shù)，都可消除這一問(wèn)題對(duì)礦井建設(shè)的影響，從而促進(jìn)礦井基本建設(shè)安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶勇.沖擊地壓致災(zāi)因素及防控技術(shù)研究與探討[J].山東煤炭科技，2012（06）.

[2]吳敏，馬玲玲.淺談煤礦沖擊地壓的機(jī)理及防治措施[J].理論研究，2012（11）.