工作面斷層附近沖擊危險性評價及解危技術(shù)分析

宋洪亮 張寶國 孟現(xiàn)明

摘 要：以某煤礦3303工作面為研究對象，對工作面斷層存在的沖擊危險進行等級評價，斷層危險等級評價利用綜合指數(shù)法來完成。鉆孔泄壓過程利用軟件FLAC模擬來實現(xiàn)，在模擬的基礎上對鉆孔泄壓的效果進行了分析。分析后得出，沖擊地壓解危采用大直徑鉆孔泄壓技術(shù)是非常正確的選擇，效果顯著。

關(guān)鍵詞：工作面斷層；沖擊地壓；解壓；鉆孔泄壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.085

0 引言

某煤礦3303工作面的順槽內(nèi)存有較大斷層，工作面的支撐壓力在回采接近斷層時會受到很大影響，頂板運動在回采接近斷層時也會受到較大影響，如果對二者不采取有效的預防措施，工作面的支撐壓力會局部集中，有可能導致沖擊地壓的發(fā)生；頂板的運動也會越來越強烈，有可能導致沖擊地壓的發(fā)生。在了解該煤礦3303工作面基本概況基礎上，工作面的沖擊地壓危險等級通過綜合指數(shù)法來進行評價，沖擊地壓的解危利用大口徑鉆孔泄壓來完成。

1 3303工作面簡介

3303工作面有880米長的平均走向，166米長、平均33度傾斜角的傾斜走向，上限標高為-749米，下限標高為-839米，開采方向由東向西推進。煤層厚度穩(wěn)定，煤層平均傾斜角度32度，11MPa-26MPa的單向抗壓強度。基本頂總厚度為78米，第一層為22米，第二層為56米，第一層地質(zhì)成分以中細、中粗砂巖為主，第二層地質(zhì)成分以中細砂巖為主。

2 沖擊危險綜合指數(shù)法定量評價

2.1 地質(zhì)因素、指數(shù)

沖擊地壓危險狀態(tài)的指數(shù)可以通過下面公式來確定。

Wt1=

沖擊地壓危險狀態(tài)指數(shù)由公式中的Wt1來表示；地質(zhì)因素中的最大指數(shù)數(shù)值用Wimax來表示；工作面周圍地質(zhì)因素的現(xiàn)實指數(shù)用Wi來表示。依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗和該工作面實際情況確定斷層危險狀態(tài)的影響因素主要有工作面斷層落差、工作面所處的位置、工作面與斷層之間的距離、工作面斷層的傾斜角度、是否發(fā)生過沖擊地壓事件、開采深度、頂板硬厚巖層與煤層之間的距離、煤的沖擊能量指數(shù)等。通過公式1可以確定各個斷層危險狀態(tài)的影響因素所對應的危險沖擊地壓指數(shù)。各危險狀態(tài)具體沖擊地壓指數(shù)情況如下：工作面斷層落差小于3米情況下沖擊地壓危險指數(shù)為1，工作面斷層落差大于3米小于10米情況下的沖擊地壓危險指數(shù)為2，工作面斷層落差大于10米情況下沖擊地壓危險指數(shù)為3。工作面所處的位置在斷層上盤時沖擊地壓危險指數(shù)為2，工作面所處的位置在斷層下盤時沖擊地壓危險指數(shù)為1。工作面與斷層之間的距離大于60米時沖擊地壓危險指數(shù)為1，工作面與斷層之間的距離小于60米大于30米時沖擊地壓危險指數(shù)為2，工作面與斷層之間的距離小于30米時沖擊地壓危險指數(shù)為2。工作面斷層的傾斜角度小于30度時沖擊地壓危險指數(shù)為3，工作面斷層的傾斜角度大于30度小于60度時沖擊地壓危險指數(shù)為2，工作面斷層的傾斜角度大于60度時沖擊地壓危險指數(shù)為1。煤層從來沒有發(fā)生過沖擊地壓事件時的沖擊地壓危險指數(shù)為-2，煤層發(fā)生過沖擊地壓事件時的沖擊地壓危險指數(shù)為0，煤層曾經(jīng)多次發(fā)生過沖擊地壓事件時的沖擊地壓危險指數(shù)為3。開采深度小于500米時的沖擊地壓危險指數(shù)為0，開采深度大于500米小于700米時的沖擊地壓危險指數(shù)為1，開采深度大于700米時的沖擊地壓危險指數(shù)為2。頂板硬厚巖層與煤層之間的距離大于100米時的沖擊地壓危險指數(shù)為0，頂板硬厚巖層與煤層之間的距離大于50米小于100米時的沖擊地壓危險指數(shù)為1，頂板硬厚巖層與煤層之間的距離小于50米時的沖擊地壓危險指數(shù)為2。煤的沖擊能量指數(shù)用WET來表示，WET小于2時，沖擊地壓危險指數(shù)為0，WET大于5時，沖擊地壓危險指數(shù)為4，WET小于5且大于2時，沖擊地壓危險指數(shù)為2。

2.2 開采技術(shù)因素及指數(shù)

沖擊地壓受開采技術(shù)條件影響的危險狀態(tài)的因素主要有工作面與暫未開采區(qū)域停采線之間的垂直距離，煤層在從未卸壓采全高狀態(tài)下的厚度，兩側(cè)采空狀態(tài)下工作面斜面長度；掘進方向沿著采空區(qū)巷道；靠近采空區(qū)的直線距離；靠近煤柱的直線距離；對采空區(qū)的處理措施。通過計算公式可以確定沖擊地壓受開采技術(shù)條件影響的危險狀態(tài)的指數(shù)。工作面與暫未開采區(qū)域停采線之間的垂直距離小于30米時的沖擊地壓危險指數(shù)為3，工作面與暫未開采區(qū)域停采線之間的垂直距離小于30米大于60時的沖擊地壓危險指數(shù)為2，工作面與暫未開采區(qū)域停采線之間的垂直距離大于60米時的沖擊地壓危險指數(shù)為0。煤層在從未卸壓采全高狀態(tài)下的厚度小于3米時的沖擊地壓危險指數(shù)為0，煤層在從未卸壓采全高狀態(tài)下的厚度小于4米大于3米時的沖擊地壓危險指數(shù)為1，煤層在從未卸壓采全高狀態(tài)下的厚度大于4米時的沖擊地壓危險指數(shù)為3。兩側(cè)采空狀態(tài)下工作面斜面長度大于300米時沖擊地壓危險指數(shù)為0，兩側(cè)采空狀態(tài)下工作面斜面長度小于300米大于150米時沖擊地壓危險指數(shù)為2，兩側(cè)采空狀態(tài)下工作面斜面長度小于150米時沖擊地壓危險指數(shù)為4。靠近煤柱的直線距離小于50米掘進工作面沖擊地壓危險指數(shù)為1，靠近煤柱的直線距離小于50米采煤工作面沖擊地壓危險指數(shù)為3。對采空區(qū)的處理措施采用充填法的沖擊地壓指數(shù)為2，對采空區(qū)的處理措施采用垮落法的沖擊地壓指數(shù)為0。

3 工作面卸壓解危技術(shù)分析

選用 FLAC3D 數(shù)值軟件，分析工作面泄壓在不同鉆孔直徑和鉆孔深度情況下的泄壓效果。最終得出結(jié)論如下；鉆孔直徑越大，泄壓效果越好，泄壓后出現(xiàn)應力集中區(qū)域的概率很低，沖擊地壓再次出現(xiàn)危險的概率很低。當間距為1米時，泄壓效果最好，當隨著間距增大，壓降區(qū)域連續(xù)性逐步消失，泄壓效果開始變差。

4 結(jié)束語

通過綜合定量評價模型確定3303工作面危險等級，然后利用數(shù)值模擬鉆孔直徑和間距對泄壓的影響效果，為同類工程采取鉆孔泄壓措施提供了一定幫助。

參考文獻：

[1]陳學華，呂鵬飛，宋衛(wèi)華等.綜放開采過斷層沖擊地壓危險分析及防治技術(shù)[J].中國安全科學學報，2016（05）：81-87.