無沖擊地壓礦井孤島工作面預(yù)防沖擊地壓安全 防范措施探討

摘 要：恒晉煤業(yè)為無沖擊地壓礦井，9205工作面為孤島工作面，工作面準備期間，受鄰近采空影響，巷道存在一定的變形、漲幫、底鼓等破壞現(xiàn)象，礦井制定了針對性的預(yù)防沖擊地壓措施，避免了高強度變形破壞及沖擊地壓現(xiàn)象發(fā)生，實現(xiàn)了工作面快速準備及安全生產(chǎn)

關(guān)鍵詞：孤島工作面 沖擊地壓 安全措施

皖北煤電恒晉煤業(yè)有限責任公司位于臨汾市堯都區(qū)，主采9+10#煤層，采用綜合機械化放頂煤開采工藝，核定生產(chǎn)能力120萬噸/年。該礦屬低瓦斯礦井，水文地質(zhì)類型為中等，礦井生產(chǎn)以來未發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象。礦井9205工作面為西二采區(qū)最后一個綜放工作面，該工作面為孤島工作面，鄰近工作面采空時間短，存在一定的地壓釋放影響，工作面準備及回采期間需要制定相應(yīng)的預(yù)防沖擊地壓措施。

1 9205工作面基本概況

9205工作面為9+10煤層西二采區(qū)第3個綜放工作面，切眼靠近礦界保護煤柱線，兩巷外側(cè)均為采空區(qū)，機巷外側(cè)為9203工作面采空區(qū)，風巷外側(cè)為9105工作面采空區(qū)。工作面傾斜寬191m，推進長度1053m，采用綜合機械化放頂煤開采工藝，全部垮落法管理頂板。

2 9205工作面地質(zhì)概況

2.1 煤層

9205工作面掘進區(qū)域9+10煤層傾角7°～12°，平均傾角9°，煤層厚度在4.56m～5.57m之間，平均厚度4.93m，含夾矸1～3層，巖性多為泥巖，夾矸總厚度0.3～0.90m，平均厚0.65m，煤層為穩(wěn)定煤層。

2.2 煤層頂?shù)装?/p>

1）煤層頂?shù)装鍘r性

（1）煤層頂板

直接頂、老頂為淺海相石灰?guī)r，致密堅硬，裂隙發(fā)育有小溶洞，充填有方解石脈，巖石以K2石灰?guī)r為主，中下部含泥巖薄層，平均厚11.69m，其抗壓強度平均29.6MPa，抗拉強度平均1.3MPa，屬較硬難冒落頂板。

（2）煤層底板

直接底為泥巖，黑色，粉砂質(zhì)膠結(jié)，含大量植物根部化石，厚2.81m。老底主要為11#煤層、泥巖、鋁質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、鋁質(zhì)泥巖，老底總厚約15.78m。

2）煤層頂板工程地質(zhì)特征

9+10號煤層頂板K2灰?guī)r結(jié)構(gòu)簡單，致密堅硬，抗壓強度大，屬穩(wěn)定型頂板。

2.3 9205工作面地壓

對采煤工作面的地壓影響因素主要有：

1）地質(zhì)因素

（1）開采深度越深地應(yīng)力值越大。即采深增加，地壓危險性變大。

（2）地質(zhì)構(gòu)造如褶曲、斷裂、煤層傾角和煤層厚度突然變化，地壓也隨之發(fā)生變化。

（3）煤巖結(jié)構(gòu)及其性能也是影響地壓變化的主要因素之一。

2）開采技術(shù)因素：煤層開采技術(shù)合理，地壓危險性就小，反之，地壓危險性就大。

根據(jù)礦井開采情況，未發(fā)現(xiàn)井下有地壓異常情況。

3 9205工作面設(shè)計情況

3.1 工作面巷道布置

9205工作面采用走向布置，采用后退式開采，工作面長度191m，推進長度1053m。

機巷、風巷及切眼均沿9+10煤層底板、托煤頂掘進。

3.2 支護情況

9205工作面機、風巷及切眼均托煤頂掘進，巷道掘進期間支護采用錨梁網(wǎng)索支護。

3.3 工作面回采工藝

9205工作面安裝綜放液壓支架，采用綜采放頂煤一次采全高開采工藝進行生產(chǎn)。

4 監(jiān)測預(yù)報措施

考慮到本煤礦未有沖擊地壓發(fā)生的歷史，為預(yù)防9205工作面沖擊地壓造成災(zāi)害，對9205工作面沖擊地壓的監(jiān)測預(yù)報采用常規(guī)的礦壓監(jiān)測，主要觀測采掘巷道頂板離層、壓力顯現(xiàn)、鉆孔煤粉量變化、煤炮、震頂?shù)鹊V壓現(xiàn)象。

5 卸壓解危措施

1）巷道掘進、回采期間發(fā)現(xiàn)強烈壓力顯現(xiàn)、煤炮、震頂、鉆孔煤粉量超標、煤粉顆粒增大等沖擊地壓預(yù)兆時，應(yīng)現(xiàn)場鑒定后采取卸壓措施處理。主要措施如下：

（1）煤層注水。主要有3種布置方式，即與采面煤壁垂直的短鉆孔注水法，與采面煤壁平行的長鉆孔注水法和聯(lián)合注水法。

（2）鉆孔卸壓。采用煤體鉆孔釋放煤體中聚集的彈性能，消除應(yīng)力升高區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)計鉆孔施工參數(shù)。

2）解危措施實施后，必須進行解危效果檢驗，檢驗手段可以采用鉆屑法，經(jīng)效果檢驗確認沖擊危險消除后，方可繼續(xù)生產(chǎn)。

6 現(xiàn)場安全防護措施

工作面采、掘現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)沖擊地壓征兆時，對采、掘工作面現(xiàn)場采取以下安全防護措施。

6.1 工作面掘進期間的安全防護措施

1）限員限時管理

掘進工作面向外200m范圍實行封閉管理，封閉管理區(qū)除固定崗位人員外，必須限制人員通過，不得隨意逗留。掘進采用單班正規(guī)多循環(huán)作業(yè)，每日6個循環(huán)，每循環(huán)進尺2米，每日進尺不得超過12m；每班定員不超過20人。施工人員嚴禁在巷道高度不夠處、人行道安全間隙不夠處、設(shè)備或物料附近、靠近鐵質(zhì)管路處及被定為沖擊危險的區(qū)域和地段逗留。

2）均衡生產(chǎn)管理

工作面掘進過程中，保持勻速推進，避免速度過快，應(yīng)根據(jù)沖擊地壓監(jiān)測情況及時調(diào)整掘進速度。

3）錨索等防崩管理

巷道內(nèi)錨索、單體支柱和頂梁必須采取防倒、防崩和固定措施，錨索必須用不小于12#鐵絲在鋼帶上纏繞不少于兩圈。強烈地壓顯現(xiàn)地段巷道，還必須對錨桿用不小于12#鐵絲在錨桿上纏繞且不少于兩圈，并與網(wǎng)片、鋼帶連接固定。

6.2 工作面回采期間的安全防護措施

1）向員工貫徹工作面初次來壓、周期來壓期間礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象及頂板風險防范措施，使員工在作業(yè)前對工作面頂板情況進行了解掌握。

2）在現(xiàn)有支護方式下，嚴格落實工作面兩端頭及超前支護管理，必須保證單體支柱初撐力符合作業(yè)規(guī)程要求。

3）加強泵站、液壓支架維護，確保支架初撐力符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定。

4）減少頂板的懸露范圍和時間，及時處理小冒頂。割煤后及時移架支護頂板。

6）工作面遇到斷層或煤層破碎帶出現(xiàn)煤壁片幫和頂板破碎時，必須采取拉移超前支架方法管理頂板。

7）工作面架前煤壁片幫深度超過兩刀進尺以上寬度時，必須加強煤幫超前支護。

8）巷道遇到斷層或煤層破碎帶出現(xiàn)頂板破碎時，必須及時支設(shè)貼幫支柱（單體液壓支柱，柱距≤1.0m）或架設(shè)工字鋼棚加強支護。

9）工作面頂板周期來壓期間，必須加強對工作面和巷道超前支護的管理。

10）加強工作面兩巷日常檢查，發(fā)現(xiàn)以下情況及時進行處理：

（1）工作面兩巷底鼓、脹幫影響行人道暢通或出口高度<1.8m時，必須及時安排專人擴幫或臥底。

（2）工作面兩巷錨網(wǎng)斷裂、破網(wǎng)或撕網(wǎng)時，及時采用雙股12#鐵絲每隔200mm進行聯(lián)網(wǎng)。

（3）加強工作面兩巷支護及頂板離層變化等情況檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

11）工作面作業(yè)人員嚴禁靠兩順槽沿空側(cè)煤幫坐立休息。

12）對工作面兩巷超前支護單體支柱采取以下措施：

（1）更換已變形單體支柱。

（2）單體支柱距離巷幫應(yīng)大于100mm。

（3）對單體支柱附近的巷幫及時進行松動卸壓。

（4）貼幫支柱要拴好防倒繩。

13）工作面回采作業(yè)嚴格按照正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)，加快工作面推進速度。

6.3 材料設(shè)備碼放固定管理

巷道掘進及回采期間必須保持退路暢通。自掘進迎頭向外150m范圍內(nèi)，禁止存放剛性材料。臨時物料應(yīng)存放在巷道底板底腳處，碼放整齊并生根固定，物料碼放高度不得超過0.8m；小件物料必須裝箱（如錨盤、螺絲、鐵锨、手搞等）；大件物料必須用不小于6#鋼絲繩進行捆綁固定；回收及無用物料必須及時裝車外運；各類管路吊掛高度不超過巷道腰線，電纜吊掛應(yīng)留有垂度。

6.4 警示安全管理

采、掘工作面巷道發(fā)現(xiàn)沖擊地壓征兆時，自采、掘工作面迎頭向外200m處應(yīng)設(shè)置沖擊地壓危險警示牌和警戒網(wǎng)。發(fā)現(xiàn)異常立即撤至安全地點避災(zāi)。

7 應(yīng)急處置

7.1 事故應(yīng)急處置程序

沖擊地壓事故發(fā)生的判斷依據(jù)有：

1）事故發(fā)生地點巷道支護被破壞，有明顯煤（巖）體拋出痕跡；

2）事故發(fā)生地點巷道斷面短時間內(nèi)明顯變小，兩幫或頂、底板發(fā)生明顯位移；

3）事故發(fā)生時附近有巨大聲響（煤炮、板炮）和沖擊波；

4）巷道大量掉渣，煤塵飛揚；

5）鉆孔煤粉量超標、煤粉顆粒增大。

7.2 沖擊地壓事故的應(yīng)急處置

1）發(fā)生沖擊地壓事故后，災(zāi)區(qū)現(xiàn)場管理人員必須立即組織搶救，及時將傷亡人員抬離事故發(fā)生地點，按沖擊地壓事故避災(zāi)路線撤至150米外的進風流安全地點，并與礦調(diào)度中心保持聯(lián)系。

2）發(fā)生沖擊地壓事故時，現(xiàn)場人員應(yīng)按避災(zāi)路線有序撤離，揭示警標，等待救援人員。

（1）沖擊地壓發(fā)生地點進風側(cè)人員立即迎風撤離至距離發(fā)生沖擊地點150米以外的安全地帶，避開巷道交岔點。

（2）沖擊地壓發(fā)生地點回風側(cè)人員應(yīng)立即佩戴自救器撤至新鮮風流處，避開巷道交岔點。

（3）發(fā)生沖擊地壓事故時，現(xiàn)場人員應(yīng)按避災(zāi)路線有序撤離，設(shè)置警標，等待救援人員。

（4）若人員被困，被困者應(yīng)保持鎮(zhèn)定，采用呼叫、敲打管路、鋼軌等方法發(fā)出呼救信號。

7.3 事故報告

事故發(fā)生后，現(xiàn)場管理人員立即向礦調(diào)度室和區(qū)隊值班人員進行匯報，并由礦調(diào)度室按照《沖擊地壓事故應(yīng)急救援預(yù)案》中信息報告與通知的要求逐級上報。

7.4 事故避災(zāi)

發(fā)生沖擊地壓后，現(xiàn)場工作人員應(yīng)盡快撤離工作現(xiàn)場，按照避火災(zāi)和瓦斯災(zāi)害撤退路線撤離災(zāi)區(qū)。

7.5 應(yīng)急注意事項

1）現(xiàn)場自救互救注意事項

（1）當發(fā)現(xiàn)工作地點有發(fā)生沖擊地壓事故的征兆時，迅速撤離危險區(qū)到安全地點。

（2）遇險人員應(yīng)沉著冷靜，積極開展自救，保持統(tǒng)一的指揮，嚴禁冒險蠻干。采取節(jié)食、節(jié)水等措施，做好較長時間的避災(zāi)準備。

（3）被困人員應(yīng)立即采用電話、呼叫、敲打管路、鋼軌等方法，發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號，以便救護人員了解災(zāi)情，組織力量進行搶救。

（4）遇險人員維護加固事故發(fā)生地點和人員躲避處的支護，防止巷道支護破壞的進一步擴大，保障被困人員的安全。

（5）如人員被困地點有壓風管，應(yīng)打開壓風管給被困人員輸送新鮮空氣，稀釋被隔阻地點的瓦斯?jié)舛?，但?yīng)注意保暖。

（6）遇險人員待救時應(yīng)保持鎮(zhèn)定，盡量俯臥于巷道的底部，減少體力和氧氣消耗。

（7）挖掘被埋人員時應(yīng)保護支撐物，防止進一步倒塌。

2）現(xiàn)場應(yīng)急處置能力確認注意事項

沖擊地壓發(fā)生后，現(xiàn)場管理人員必須立即清點人數(shù)，迅速查明災(zāi)情，設(shè)置警戒，確定現(xiàn)場應(yīng)急處置措施并匯報礦調(diào)度室。

（1）如現(xiàn)場無人員傷亡和遇險，應(yīng)立即組織人員按沖擊地壓事故避災(zāi)路線撤離，經(jīng)鑒定無沖擊危險后再恢復(fù)工作。

（2）如有人員傷亡和遇險，但巷道支護破壞不嚴重、頂板較完整、巷道通風未被阻斷，應(yīng)在壓力基本穩(wěn)定后，檢查通風情況，聯(lián)系和探查遇險人員，并積極組織搶救。

8 結(jié)語

對于無沖擊地壓礦井的孤島工作面準備及回采期間，決不能掉以輕心，必須提前制定相應(yīng)的預(yù)防措施，確保工作面采掘期間發(fā)生沖擊地壓后能有效處置、避災(zāi)，避免發(fā)生傷亡事故。同時，對孤島工作面礦壓現(xiàn)象要加強沖擊地壓鑒別，加強礦壓變形隱患治理，防止無沖擊地壓防范松懈釀成事故。

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作者簡介

章?。?981-），湖北孝感人，2002年畢業(yè)于安徽理工大學，采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任皖北煤電恒晉煤業(yè)有限責任公司生產(chǎn)技術(shù)部工程師。