華亭煤礦上分層殘留“孤島”煤柱下開采解危卸壓技術(shù)

王 萍

(甘肅華亭煤業(yè)集團華亭煤礦)

華亭煤礦2501采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，位于1個寬緩近水平的褶曲構(gòu)造上，北部比南部略高，沒有大的斷裂構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，但褶曲構(gòu)造分布于整個采區(qū)，構(gòu)造應(yīng)力較大，應(yīng)力集中程度較高。采區(qū)所采的5#煤層為特厚煤層，穩(wěn)定性好，傾角一般為5°～10°，沖擊傾向性類別為Ⅲ類，即為強沖擊傾向性。煤層偽底為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。直接底以灰黑、灰褐色含礫中—細粒砂巖為主，含礫泥巖、含礫砂質(zhì)泥巖次之，局部為黑色碳質(zhì)泥巖，底板巖性普遍具有似鮞狀結(jié)構(gòu)。250102-2工作面為該礦2501采區(qū)二分層首采工作面，其北部為井田邊界，南部為2501采區(qū)3條大巷，西部煤層頂部為250104-1采空區(qū)，東部煤層頂部為250102-1采空區(qū)。250102-2工作面大部分布置于上分層保護層內(nèi)側(cè)，但因250102-1工作面掘進期間未掘到位，250102-2兩順槽部分巷道及切眼將處于上分層類“凸”形的半孤島煤柱下方。該礦250102-2工作面上分層遺留煤柱為三面采空的半孤島型煤柱，是產(chǎn)生應(yīng)力集中的地點，受數(shù)個方向集中應(yīng)力的疊加作用，因而在煤柱附近最易發(fā)生沖擊地壓。煤柱上的集中應(yīng)力不僅對本煤層開采有影響，還向下傳遞，為下部煤層形成沖擊條件[1]。

1 解危卸壓措施

1.1 孤島煤柱影響段解危卸壓措施

孤島煤柱影響段主要區(qū)域為250102-2回風(fēng)順槽切眼外150 m至切眼處、250102-2運輸順槽切眼外150 m至切眼外100 m處。通過在250102-2兩順槽每隔25 m實施超前大直徑卸壓孔，每次施工4個孔，孔深40 m，在巷幫每隔0.8 m實施大直徑卸壓孔，孔徑108 mm，孔深20 m，來降低和轉(zhuǎn)移部分由孤島煤柱支承應(yīng)力疊加造成的應(yīng)力集中程度，降低沖擊危險性。

1.2 孤島煤柱下方解危卸壓措施

孤島煤柱下方影響段為250102-2運輸順槽切眼外100 m至切眼處以及250102-2工作面開切眼自回風(fēng)順槽向東30 m處至運輸順槽范圍內(nèi)，解危卸壓措施如下。

1.2.1 運輸順槽

運輸順槽超前大直徑卸壓參數(shù)與煤柱影響區(qū)域超前大直徑卸壓參數(shù)一致。將運輸順槽原有的巷幫大直徑卸壓孔調(diào)整為1組2孔，間距1.6 m，其中1#孔垂直于巷幫施工，孔深20 m，采用φ108 mm鉆頭施工；2#孔布置于巷頂茬角處，鉆孔方位與巷幫垂直，鉆孔傾角與巷幫呈135°夾角，孔深20 m，采用φ108 mm鉆頭施工(圖1)。

圖1 250102-2運輸順槽巷幫卸壓孔布置示意

1.2.2 切 眼

250102-2開切眼掘進期間，每掘進4 d施工1組超前大直徑卸壓孔。在巷道中線左右兩側(cè)各布置2個孔(1#、2#、3#、4#孔)，左右兩側(cè)孔間距為1.5 m，鉆孔距巷道底板分別為1.5，2.5 m，鉆孔傾角與切眼坡度一致，鉆孔垂直于切眼工作面，孔徑108 mm，孔深30 m；在掘進面距兩側(cè)巷幫0.5 m處各施工1個大直徑卸壓孔(5#、6#孔)，孔高1.5 m，鉆孔與巷道掘進方向呈30°夾角，鉆孔傾角與切眼坡度一致，孔徑108 mm，孔深20 m(圖2)。250102-2切眼掘進期間，每掘進30 m，在掘進面向外10～40 m 范圍內(nèi)巷幫間隔5 m實施煤體爆破卸壓，孔徑42 mm，孔深11 m，單孔裝藥量3 kg；在切眼外幫每隔3 m施工1個巷幫大直徑卸壓孔，孔深20 m，孔徑108 mm；在巷底每隔3 m呈梯形施工1組巷底大直徑卸壓孔，孔深20 m，孔徑108 mm。

圖2 切眼超前大直徑鉆孔布置示意

1.3 頂板預(yù)斷裂措施

在250102-2開切眼自回風(fēng)順槽向內(nèi)35 m處，布置1組頂板爆破深孔，共5個孔，命名為1類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg；在250102-2開切眼靠煤柱側(cè)頂板每5 m布置1個鉆孔，共40孔，命名為2類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg；在250102-2運輸順槽內(nèi)切眼外90 m處，每隔20 m布置1組頂板爆破深孔，1組4孔，共5組，命名為3類鉆孔，鉆孔長度45 m，裝藥量40 kg(圖3)。

圖3 3類頂板爆破深孔布置

2 其他措施

(1)將煤柱邊緣外300 m范圍設(shè)置為沖擊地壓危險區(qū)域，危險區(qū)內(nèi)的設(shè)備和備用材料須牢固綁扎限位，避免來壓時設(shè)備材料彈射或移位傷人。

(2)掘進機割煤作業(yè)時，掘進工作面僅允許掘進機司機和1名看機尾人員作業(yè)，其余人員應(yīng)撤至后巷分散站立休息，距離工作面不小于100m。

(3)解危卸壓放炮時，所有作業(yè)人員應(yīng)撤離工作面，躲炮距離不宜小于300 m，躲炮時間不小于30 min。爆破時，在孤島煤柱影響范圍內(nèi)的所有作業(yè)人員均應(yīng)參與警戒，躲炮期間嚴禁任何人進入警戒范圍[2-4]。

(4)進入工作面的所有作業(yè)或檢查人員須穿防護服，戴好安全帽。

(5)掘進工作面打設(shè)超前支護，做好敲幫問頂工作，嚴防沖擊地壓顯現(xiàn)時煤壁片幫傷人[5-6]。

3 結(jié) 語

華亭煤礦下分層250102-2兩順槽部分巷道及切眼處于上分層遺留的孤島煤柱下方，發(fā)生沖擊地壓的危險性較大。分別對煤柱影響區(qū)域和煤柱下方的解危卸壓措施進行了研究，并對孤島煤柱上方頂板預(yù)斷裂措施進行了討論。實踐表明：該類技術(shù)措施的實施，對于250102-2巷道掘進期間的沖擊地壓防治效果較好。