新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施與方法

范士福

（山東新巨龍能源有限責(zé)任公司 ，山東 菏澤 274918）

0 引 言

新巨龍煤礦位于山東省巨野縣龍固鎮(zhèn)，現(xiàn)開采3層煤，地面標(biāo)高為＋43.91，井下標(biāo)高為-830.8～-797.5m，為形成2305N采煤工作面生產(chǎn)系統(tǒng)，掘進(jìn)2305N下平巷。2305N下平巷北段位于-810水平二采區(qū)北翼，巷道標(biāo)高-830.8～-797.5m，平均埋深在857.15m，巷道埋深較大；2305N下平巷北段位于2304N下平巷以東，-980延深輔二下山以北，西為2304N下平巷，北為2305N工作面。該巷道布置在3煤中，3煤厚9.27m，巖性為炭質(zhì)泥巖，3煤層屬穩(wěn)定煤層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。煤層走向?yàn)?43°-18°，傾向?yàn)?3°-108°，傾角1-8°。經(jīng)3煤煤巖樣鑒定，3煤及頂板巖層具有沖擊傾向性；本施工巷道分為2個(gè)高度危險(xiǎn)區(qū)、2個(gè)一般危險(xiǎn)區(qū)。

1 掘進(jìn)施工防沖安全措施

為防止掘進(jìn)過程中發(fā)生沖擊地壓，對(duì)掘進(jìn)迎頭短壁煤層注水，弱化煤體強(qiáng)度。注水孔設(shè)計(jì)：迎頭全煤時(shí)，在掘進(jìn)迎頭均勻布置6個(gè)鉆孔，第一排自頂板以下1m，左幫1m開始布置，間距1m，第二排孔與第一排孔排距1m進(jìn)行布置，平行巷道走向，鉆孔深度不小于1.2m。封孔方法：采用6個(gè)短壁封孔注水器封孔。鉆孔工序：每個(gè)循環(huán)支設(shè)完迎頭臨時(shí)支護(hù)后，打煤層注水孔與永久支護(hù)平行作業(yè)，成孔后即刻接通注水管進(jìn)行注水，注水時(shí)間不得低于30min，若采用小循環(huán)施工，一次注水切割兩個(gè)循環(huán)。注水管必須是專用的管路，只能在分水器上接出，不得與其他用水管路混用。采用防塵管路補(bǔ)水，保持注水煤體濕潤(rùn)不失水，保證注水效果。

2 監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)措施

2.1 動(dòng)壓信息收集

三班各配備1名兼職信息記錄員，填寫動(dòng)壓顯現(xiàn)記錄表，及時(shí)準(zhǔn)確詳細(xì)記錄迎頭動(dòng)壓顯現(xiàn)，對(duì)事件發(fā)生的時(shí)間、區(qū)域、強(qiáng)度、次數(shù)、巷道支護(hù)破壞情況，巷道圍巖變化情況等生產(chǎn)工序進(jìn)行記錄與描述，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)班長(zhǎng)、安監(jiān)員簽字后每班上井后交至防沖監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心人員進(jìn)行分析，夜班需在5：30分前向防沖監(jiān)控中心（88701、88712）匯報(bào)。出現(xiàn)大能量微震事件(強(qiáng)烈震頂)，斷錨桿、斷錨索，瞬時(shí)幫突底鼓等強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)，要即時(shí)匯報(bào)沖擊地壓監(jiān)控中心（88701、88712）。

2.2 礦壓觀測(cè)

1）頂板離層觀測(cè)。離層儀間距不大于60m，安設(shè)時(shí)距離迎頭不大于15m，斷層前后15m范圍內(nèi)各安設(shè)1個(gè)離層儀，在巷道拐點(diǎn)、三岔門處均需安設(shè)離層儀。施工接近斷層動(dòng)壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈時(shí)，加密安設(shè)頂板離層儀，離層儀初設(shè)讀數(shù)應(yīng)在10～20mm之間。

2）表面位移觀測(cè)。巷道每隔60m設(shè)一組表面位移測(cè)站，安設(shè)距迎頭不大于5m，與離層儀測(cè)站間隔30m錯(cuò)位布置，配合頂板離層儀設(shè)點(diǎn)觀測(cè)，采用十字測(cè)量法觀測(cè)。表面位移各基點(diǎn)要安設(shè)在同一斷面，基點(diǎn)錨桿垂直于巷道幫部和頂板，錨桿外露不大于50mm并涂紅漆，扎帶標(biāo)記，嚴(yán)禁挪做他用。

三岔口表面位移設(shè)置：位于三岔門各巷道出口2m處分別設(shè)置一個(gè)表面位移觀測(cè)站，并在三岔門中央設(shè)置頂?shù)装逡平坑^測(cè)站一組。所有離層指示儀、表面位移測(cè)站必須掛牌板管理，現(xiàn)場(chǎng)建立觀測(cè)臺(tái)賬，牌板必須在人行道側(cè)巷幫吊掛平直一條線。每天防塵時(shí)，對(duì)離層儀表面進(jìn)行沖刷，確保其清潔，便于讀數(shù)。離層指示儀讀數(shù)時(shí)，要統(tǒng)一讀取刻度環(huán)內(nèi)測(cè)數(shù)值。迎頭50m范圍內(nèi)離層指示儀、表面位移測(cè)站必須由技術(shù)員每天觀測(cè)，并將觀測(cè)記錄填寫至牌板。迎頭50m以外測(cè)站觀測(cè)頻率為每周一次。所有離層指示儀、表面位移測(cè)站損壞、被遮擋無法觀測(cè)時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打，觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)將原變量進(jìn)行累加。

2.3 煤粉監(jiān)測(cè)

使用風(fēng)煤鉆或騰馬FLV型手持式氣動(dòng)鉆機(jī)或ZQSJ-140/4.3手持式卸壓鉆機(jī)（配專用鉆套）、配φ42mm專用煤粉監(jiān)測(cè)鉆頭2個(gè)、φ40mm套節(jié)麻花鉆桿25根、彈簧秤（10kg）2個(gè)及孔深量具（20m長(zhǎng)）進(jìn)行施工。發(fā)現(xiàn)煤粉監(jiān)測(cè)異常時(shí)，需卸壓施工，施工完畢后，再次進(jìn)行煤粉檢校，檢測(cè)合格后，恢復(fù)生產(chǎn)。

1）每天檢修班對(duì)掘進(jìn)工作面施工6個(gè)煤粉監(jiān)測(cè)孔，其中迎頭2個(gè)，孔間距1.0m，迎頭后兩幫10 m范圍內(nèi)施工2個(gè)，孔間距5m，距原煤粉監(jiān)測(cè)孔不得小于1m。每周一檢修班，對(duì)迎頭后兩幫20m～50m增加8個(gè)煤粉監(jiān)測(cè)孔，間距10m（距原煤粉監(jiān)測(cè)孔不得小于1m）。

2）煤粉監(jiān)測(cè)孔φ42mm、孔深15m。煤粉孔垂直于煤壁布置，且平行于煤層平面?？卓诰嗝簩拥装?.5m，允許范圍±0.3m。遇夾矸等現(xiàn)場(chǎng)條件影響適當(dāng)調(diào)節(jié)孔口高度。現(xiàn)場(chǎng)鉆孔施工角度不當(dāng)遇巖石必須重新施工，并做好詳細(xì)記錄。

3）煤粉監(jiān)測(cè)過程中詳細(xì)記錄煤粉量、動(dòng)力效應(yīng)等。煤粉監(jiān)測(cè)記錄表必須現(xiàn)場(chǎng)填寫齊全、監(jiān)測(cè)及班組長(zhǎng)、安監(jiān)人員簽字。監(jiān)測(cè)工作量必須填寫在現(xiàn)場(chǎng)防沖記錄本上并必須掛牌管理。當(dāng)檢測(cè)實(shí)際煤粉量達(dá)到或超過極限（危險(xiǎn)）煤粉量；顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實(shí)際煤粉量30%；檢測(cè)過程中出現(xiàn)孔內(nèi)沖擊、卡鉆、煤炮等強(qiáng)烈動(dòng)力效應(yīng)，確定煤體存在沖擊危險(xiǎn)，立即采取卸壓解危措施。并以該監(jiān)測(cè)孔為基點(diǎn)向兩側(cè)施工監(jiān)測(cè)孔，間距不得大于5m，監(jiān)測(cè)孔施工數(shù)量直至煤粉指標(biāo)正常，確定高應(yīng)力集中區(qū)和卸壓解施工范圍。

4）煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)超限或動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)烈時(shí)，對(duì)高應(yīng)力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓鉆施工后，必須進(jìn)行煤粉檢校，確認(rèn)沖擊危險(xiǎn)解除后方可生產(chǎn)。

5）三煤煤粉量參考指標(biāo)及動(dòng)力效應(yīng)：監(jiān)測(cè)孔深度第1～3m時(shí)，極限煤粉量為2.7kg；監(jiān)測(cè)孔深度第4～5m時(shí)，極限煤粉量為3.2kg；監(jiān)測(cè)孔深度第6～10m時(shí)，極限煤粉量為6.3kg；監(jiān)測(cè)孔深度第11m時(shí)，極限煤粉量為7.7kg；監(jiān)測(cè)孔深度第12～15m時(shí)，極限煤粉量為9.2kg；

6）煤粉監(jiān)測(cè)施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)遇煤體潮濕或出水等特殊條件，采用φ42mm小直徑鉆孔無法正常鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深時(shí)，改用電磁輻射監(jiān)測(cè)或采用ZQSJ-140手持式卸壓鉆機(jī)，配φ76mm專用麻花鉆桿及φ89mm鉆頭繼續(xù)施工監(jiān)測(cè)孔，直到施工至設(shè)計(jì)孔深。使用電磁輻射監(jiān)測(cè)時(shí)每3天監(jiān)測(cè)一次，同時(shí)加強(qiáng)動(dòng)力現(xiàn)象監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)，在迎頭上、中、下各設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，在迎頭后100m范圍內(nèi)左右?guī)兔块g隔10m設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，檢修期間開展電磁輻射監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)接收天線垂直于巷道煤壁，距電纜間距不小于1m。觀測(cè)人員距離接收天線不小于0.3m。巷道為全巖時(shí)不再進(jìn)行電磁輻射。當(dāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)電磁輻射強(qiáng)度超過64mv(參考臨界值)或脈沖數(shù)超過1000Hz時(shí)，認(rèn)定煤體存在應(yīng)力集中，當(dāng)動(dòng)力強(qiáng)烈、煤炮頻繁、煤粉指標(biāo)超限時(shí)，迎頭升級(jí)為高度危險(xiǎn)區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)停止作業(yè)，按高度危險(xiǎn)區(qū)管理。按高度危險(xiǎn)區(qū)管理規(guī)范組織卸壓解危施工，經(jīng)卸壓效果檢校，沖擊危險(xiǎn)解除后方可生產(chǎn)。

7）迎頭后50m內(nèi)必須懸掛煤粉監(jiān)測(cè)牌板，與鉆孔對(duì)應(yīng)懸掛。

3 卸壓解危措施

3.1 迎頭及幫部卸壓措施

1）一般危險(xiǎn)區(qū)。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常，現(xiàn)場(chǎng)無動(dòng)力現(xiàn)象，評(píng)價(jià)為無沖擊危險(xiǎn)，正常組織生產(chǎn)。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常，現(xiàn)場(chǎng)存在應(yīng)力釋放現(xiàn)象，由專業(yè)組織對(duì)巷道進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)鑒定，必要時(shí)采取超前預(yù)卸壓。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力現(xiàn)象強(qiáng)烈，板炮頻繁，巷道危險(xiǎn)級(jí)別升級(jí)為中等。除正常煤粉監(jiān)測(cè)外，迎頭施工2個(gè)超前卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于Φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m，并確保超前保護(hù)帶不低于10m。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)超限，動(dòng)力現(xiàn)象強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)停止作業(yè)，進(jìn)行高強(qiáng)度卸壓解危處理。對(duì)迎頭施工至少三個(gè)卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于Φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對(duì)迎頭后兩幫5m范圍內(nèi)各施工一個(gè)卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于Φ120mm，鉆孔深度不小于15m。經(jīng)煤粉監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)，沖擊危險(xiǎn)消除后，方可組織生產(chǎn)。并保持超前卸壓保護(hù)帶不低于10m。

2）高度危險(xiǎn)區(qū)。迎頭施工2個(gè)超前卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m，并確保超前保護(hù)帶不低于10m。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力現(xiàn)象強(qiáng)烈，板炮頻繁，對(duì)迎頭施工至少三個(gè)卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對(duì)迎頭后實(shí)體幫5m范圍內(nèi)各施工一個(gè)卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，鉆孔深度不小于15m。煤粉監(jiān)測(cè)指標(biāo)超限，動(dòng)力現(xiàn)象強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)停止作業(yè)，進(jìn)行高強(qiáng)度卸壓解危處理。對(duì)迎頭施工至少三個(gè)卸壓鉆孔，呈三花布置，鉆孔直徑不小于φ120mm，間距不大于1.0m，鉆孔深度不小于15m。對(duì)迎頭后實(shí)體幫5m范圍內(nèi)各施工一個(gè)卸壓鉆孔，鉆孔直徑不小于φ120mm，鉆孔深度不小于15m。經(jīng)煤粉監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)，消除沖擊危險(xiǎn)后，方可組織生產(chǎn)。并保持超前卸壓保護(hù)帶不低于10m。

3.2 特殊情況下卸壓解危措施

出現(xiàn)以下特殊情況，必須停止掘進(jìn)，撤人到安全地點(diǎn)后，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)高應(yīng)力煤體施工大直徑卸壓鉆孔。卸壓施工后，必須進(jìn)行煤粉檢校，確認(rèn)沖擊危險(xiǎn)解除后方可生產(chǎn)。

當(dāng)檢測(cè)實(shí)際煤粉量達(dá)到或超過極限（危險(xiǎn)）煤粉量；顆粒直徑大于3mm煤粉含量超過每米實(shí)際煤粉量30%；檢測(cè)過程中出現(xiàn)孔內(nèi)沖擊、卡鉆、煤炮等強(qiáng)烈動(dòng)力效應(yīng)；掘進(jìn)期間打錨桿孔時(shí)出現(xiàn)卡鉆、頂鉆、小沖擊現(xiàn)象；掘進(jìn)時(shí)附近頂板內(nèi)、兩幫內(nèi)或迎頭前方連續(xù)出現(xiàn)煤炮或小沖擊現(xiàn)象；有較大的煤層突出，煤壁突然外臌；出現(xiàn)煤壁有連續(xù)聲響、煤炮聲不斷、突然退錨、圍巖活動(dòng)明顯加劇等現(xiàn)象時(shí)。幫部卸壓鉆孔距底板不小于1.2m，仰角8～10°（具體需參考煤層傾角），施工完成后孔口及時(shí)聯(lián)網(wǎng)。

3.3 底煤處理措施

1）施工參數(shù)及方法。底煤厚度探測(cè)采用煤粉釬具沿巷道走向每間隔10m施工1個(gè)探測(cè)孔，孔深施工至底板巖石，詳細(xì)記錄底煤厚度與導(dǎo)線點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置，繪制電子版地質(zhì)剖面圖，巷道施工完成后報(bào)防沖專業(yè)和沖擊地壓監(jiān)控中心存檔，并于每天防沖例會(huì)匯報(bào)。由防沖例會(huì)分析確定對(duì)底煤厚度大于0.5m，走向長(zhǎng)大于5m的巷道區(qū)段進(jìn)行注水處理。施工完成經(jīng)安監(jiān)人員和現(xiàn)場(chǎng)跟班驗(yàn)收后，詳細(xì)填寫在臺(tái)賬和現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)壓顯現(xiàn)記錄本上。

2）施工鉆具。采用手持鉆機(jī)（ZQSJ-140/4.3）配φ76mm麻花鉆桿、φ89mm專用鉆頭施工底煤注水鉆孔，注水孔緊跟下分層。

3）鉆孔參數(shù)。當(dāng)?shù)酌汉穸瘸^0.5m時(shí)，在巷道兩底角高于底板0.2m斜向下45°布置2排鉆孔，間距1.0m，孔徑Ф89mm，鉆孔垂直于煤層，孔深至底板巖石，施工完鉆孔后及時(shí)下直徑不小于75mm套管注水軟化底板，鉆孔采用靜壓注水自然滲透煤體，注水時(shí)間不少于24h；使用專用塑料封孔蓋封孔，外露在10～20mm之間。當(dāng)?shù)酌汉穸却笥?m時(shí)，幫部底煤注水孔間距縮小為0.8m，并且每個(gè)橫斷面以巷中為中心、孔間距1m，向前方傾斜與底板成45°布置三個(gè)底煤孔（受現(xiàn)場(chǎng)條件限制時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整角度），斷面間距4.8m，鉆孔直徑不小于89mm，鉆至底板巖層，該孔一次性注水，不再下套管，使用編織袋封孔后與巷道底板整平。

4 個(gè)體防護(hù)措施

4.1 人員自身防護(hù)措施

嚴(yán)禁摘掉安全帽；不得坐在巷道底板或物料上休息；不得在以下地點(diǎn)逗留：①巷道高度不夠處；②人行道安全間隙不夠處；③錨桿失錨或其它支護(hù)薄弱地點(diǎn)；④錨索正下方；⑤設(shè)備或物料附近；⑥靠近鐵質(zhì)管路處；⑦嚴(yán)禁在卸壓孔口處逗留；⑧每名下井人員必須熟悉作業(yè)規(guī)程規(guī)定的避災(zāi)路線；⑨下井人員必須熟悉沖擊地壓發(fā)生的征兆及應(yīng)急措施，發(fā)現(xiàn)異常立即撤出至安全地點(diǎn)。

4.2 物料與設(shè)備固定管理

1）施工區(qū)域內(nèi)的電纜、管線要懸掛固定牢靠。

2）將巷道內(nèi)雜物清理干凈，保持退路暢通；備用材料要存放在距工作面150m以外的范圍內(nèi)；必須存放的剛性材料，設(shè)備、管路、物品應(yīng)采取固定措施。需固定的材料采用40T鏈子拴好生根，長(zhǎng)度不得超過9環(huán)。鏈環(huán)使用螺栓連接，不得使用開口環(huán)。拴在巷道底角錨桿上不能有余鏈，不能有開口環(huán)。長(zhǎng)物料不少于2道固定點(diǎn)，超過2500mm的物料，必須使用3道固定點(diǎn)。高物料除底部固定外，中上部必須增加一道固定點(diǎn)。迎頭50m范圍內(nèi)使用膠質(zhì)軟管；工器具放置距迎頭50m以外。

3）施工物料放在巷道底板底腳處，且碼放整齊；鉆具、鉆桿等工具不得懸掛、斜立在幫部。迎頭臨時(shí)物料必須采取固定措施。短小物料與機(jī)具必須入箱集中固定管理(進(jìn)入迎頭所有能飛起傷人物體，不在員工手中拿著，就必須固定)。所有物料使用封閉式防沖專用架進(jìn)行固定，封閉穿錨桿外漏不超1絲。三聯(lián)輥需在中間節(jié)兩端使用40T鏈子固定，油桶、潛水泵使用扁鐵加工專用卡子固定。

4）防沖固定范圍內(nèi)的所有錨桿、錨索鐵絲固定到頂板或兩幫網(wǎng)上；鐵絲纏繞錨桿頭至少2圈，鐵絲兩側(cè)與網(wǎng)連接要緊密，不得有余量；出現(xiàn)銹蝕的及時(shí)更換。

4.3 防沖限員管理規(guī)定

高度危險(xiǎn)區(qū)的掘進(jìn)工作面,綜掘機(jī)切割期間，迎頭后150m范圍內(nèi)，施工作業(yè)人數(shù)不得超過4人；劃分為一般危險(xiǎn)區(qū)和中度危險(xiǎn)區(qū)的掘進(jìn)工作面，綜掘機(jī)切割期間，迎頭后50m范圍內(nèi)，施工作業(yè)人數(shù)不得超過4人，50～150m范圍內(nèi)施工作業(yè)人數(shù)不得超過5人，站崗時(shí)必須避開底煤區(qū)域。

4.4 交接班制度

掘進(jìn)工作面交接班應(yīng)以避免人員集中為原則。迎頭割煤時(shí)間小于1.0h，交接班位置距迎頭不得低于150m，迎頭150m范圍內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)工作交接由班組長(zhǎng)、驗(yàn)收員組織。

4.5 防沖監(jiān)測(cè)及卸壓機(jī)具配置

煤粉監(jiān)測(cè)配ZQS-50/1.6S風(fēng)煤鉆配專用φ40mm套接麻花鉆桿25根、φ42mm鉆頭2個(gè)、彈簧秤（10kg）、孔深量具；卸壓施工配ZQSJ-140/4.3手持式鉆機(jī)1臺(tái)、φ89mm鉆頭2個(gè)、φ125mm鉆頭2個(gè)、φ76mm專用釬30根、孔深量具等。

5 結(jié) 論

本文對(duì)新巨龍煤礦深井沖擊地壓防治措施進(jìn)行了研究。從掘進(jìn)施工防沖安全措施、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)措施、卸壓解危措施以及個(gè)體防護(hù)措施等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。其中，監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)措施主要包括動(dòng)壓信息收集、礦壓觀測(cè)、煤粉監(jiān)測(cè)；卸壓解危措施主要包括迎頭及幫部卸壓措施、特殊情況下卸壓解危措施和底煤處理措施；個(gè)體防護(hù)措施主要包括人員自身防護(hù)措施、物料與設(shè)備固定管理、防沖限員管理規(guī)定、交接班制度和防沖監(jiān)測(cè)及卸壓機(jī)具配置。