某千米復(fù)雜深井防沖解危措施的初步探討

摘要：根據(jù)已有研究資料，確定某千米復(fù)雜礦井沖擊機(jī)理主要有高壓應(yīng)力差導(dǎo)致的剪切沖擊機(jī)理和軟煤蠕變滑移沖擊機(jī)理，采取相應(yīng)的解危手段及監(jiān)測(cè)裝備，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域卸壓并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)卸壓效果，最終實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。

關(guān)鍵詞：沖擊機(jī)理；解危措施；KJ550；卸壓

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，開(kāi)采強(qiáng)度的增大，煤礦安全開(kāi)采所面臨的問(wèn)題日益復(fù)雜。沖擊地壓作為一種動(dòng)力災(zāi)害事故，所造成的危害也越來(lái)越嚴(yán)重。目前，沖擊地壓治理的主要思路首先是對(duì)沖擊機(jī)理的研究，進(jìn)而有針對(duì)性的實(shí)施防治及監(jiān)測(cè)手段[1]。

1 礦井概況

本礦井屬于東北地區(qū)大型井工礦井，目前主要采區(qū)埋藏深度超過(guò)1000m，采區(qū)內(nèi)A掘進(jìn)工作面煤層厚度4.7m，含1.2m厚的夾矸，采用綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高開(kāi)采方法。A掘進(jìn)工作面所處空間位置復(fù)雜，本層煤工作面與上層煤工作面在空間上正交布置，上層煤已回采完畢，遺留數(shù)個(gè)10m寬的小煤柱，因此，A工作面在掘進(jìn)過(guò)程中將穿過(guò)數(shù)個(gè)采空區(qū)遺留煤柱與采空區(qū)交叉影響的區(qū)域，示意圖見(jiàn)圖1[2]。

通過(guò)對(duì)已有動(dòng)力現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的研究，確定本礦井沖擊機(jī)理主要有高壓應(yīng)力差導(dǎo)致的剪切沖擊機(jī)理和軟煤蠕變滑移沖擊機(jī)理。

2 數(shù)據(jù)分析

KJ550系統(tǒng)目前主要用于監(jiān)測(cè)A掘進(jìn)工作面運(yùn)輸順槽和B回采工作面運(yùn)輸順槽，KJ550系統(tǒng)多個(gè)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了沖擊地壓預(yù)警，巷道測(cè)區(qū)內(nèi)應(yīng)力云圖如圖2所示，通過(guò)應(yīng)力云圖可以明顯的看到高應(yīng)力區(qū)分布情況[3]。

通過(guò)巷道內(nèi)動(dòng)力顯現(xiàn)情況來(lái)看，A掘進(jìn)工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)頭后方處于高應(yīng)力區(qū)域，結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，圍巖應(yīng)力發(fā)生了不同程度的回遷，因此在本區(qū)域內(nèi)存在高應(yīng)力區(qū)及應(yīng)力衰減形成的剪切區(qū)，應(yīng)密切做好卸壓、監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)工作，預(yù)防蠕變沖擊和剪切沖擊事故的發(fā)生。

3 解危措施

掘進(jìn)之前做好超前卸壓，掘進(jìn)過(guò)后做好滯后卸壓與支護(hù)工作。（注：各項(xiàng)工作必須符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，符合礦方《作業(yè)規(guī)程》）

3.1 大直徑鉆孔卸壓

采用大直徑鉆孔卸壓，可以降低煤體密度，有效的緩解應(yīng)力集中程度，使應(yīng)力向工作面深部轉(zhuǎn)移，在圍巖中形成應(yīng)力的三向化分布。實(shí)施大直徑鉆孔卸壓作為常規(guī)卸壓措施，實(shí)施地點(diǎn)為巷道兩幫，掘進(jìn)頭后方200m范圍，建議施工參數(shù)如下：

孔深：不小于20m；

鉆孔直徑：不小于113mm；

孔間距：1m/個(gè)，具體鉆孔密度根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化；

鉆孔角度：沿煤層傾角；

注意事項(xiàng)：保證卸壓鉆孔施工質(zhì)量，必須達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.2 斷底煤

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在底煤超過(guò)1m的順槽內(nèi)，可采取沿走向在巷道兩個(gè)底角斷底煤措施。實(shí)施直徑不小于113mm的卸壓鉆孔，孔間距1m/個(gè)，傾角建議45°，具體傾角礦方可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行微調(diào)。

3.3 效果檢驗(yàn)

卸壓措施施工后，使用KJ550監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與鉆屑進(jìn)行卸壓效果檢驗(yàn)，煤柱影響段應(yīng)用KJ550系統(tǒng)做好實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)工作，保證KJ550系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值不超過(guò)8MPa，且煤粉量不超過(guò)臨界指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)巷道兩幫20m范圍內(nèi)處于低應(yīng)力狀態(tài)，在保證安全的前提下進(jìn)行采掘工程。

4 結(jié)論

通過(guò)科學(xué)手段研究、掌握致災(zāi)機(jī)理，采取相應(yīng)的解危手段及監(jiān)測(cè)裝備，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域卸壓并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)卸壓效果，最終實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘一山，李忠華，章夢(mèng)濤，等.我國(guó)沖擊地壓分布、類型、機(jī)理及防治研究[J].武漢：巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（11）：18441851.

[2]王兵，董新宇，王斌，張益超.某千米復(fù)雜深井沖擊機(jī)理的初步探討[J].煤礦現(xiàn)代化，2014，（02）：4849.

[3]趙俊峰，張益超.KJ550沖擊地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某千米深井中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2014，（01）：3335.

作者簡(jiǎn)介：張益超（1988），男，采礦專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)在中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司從事科研工作。