撫順礦區(qū)沖擊地壓綜合防治技術(shù)

李國君

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 撫順113008）

沖擊地壓[1]是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要重大災(zāi)害之一，隨著礦井開采深度增大，危害程度也不斷加大。往往造成巷道頂板下沉、兩幫收斂、底板開裂鼓起甚至接頂，強(qiáng)烈沖擊對作業(yè)人員身體造成顛簸、碰撞、擠壓等直接傷害，甚至因巷道、設(shè)備及通風(fēng)設(shè)施的損壞，引發(fā)瓦斯、煤塵燃爆等重大次生災(zāi)害[2]。撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司和老虎臺礦在沖擊地壓災(zāi)害治理斗爭中，總結(jié)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并在全國多個礦區(qū)推廣應(yīng)用。

1 沖擊地壓在撫順礦區(qū)的顯現(xiàn)

撫順礦區(qū)1933 年就發(fā)生過沖擊地壓[3]，老虎臺礦在20 世紀(jì)70 年代開采深度400 m 時開始有沖擊地壓顯現(xiàn)，隨著礦井開采降深，沖擊地壓顯現(xiàn)日趨顯著，特別是21 世紀(jì)初，多次發(fā)生沖擊地壓事故，造成大量巷道破壞和人員傷亡，對礦安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。2002 年1 月26 日，78002 綜放工作面回風(fēng)巷發(fā)生ML3.7 級沖擊地壓，是老虎臺礦開采以來最大震級的沖擊地壓。2000—2019 年礦井發(fā)生的破壞性沖擊地壓統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 2000—2019 年礦井發(fā)生的破壞性沖擊地壓統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical occurrence of destructive coal bump from 2000 to 2019

1997 年，老虎臺礦成立專門機(jī)構(gòu)兩防辦，負(fù)責(zé)礦井防治沖擊地壓和煤與瓦斯突出管理工作，使防沖工作逐步走向規(guī)范化。陸續(xù)引進(jìn)電磁輻射等先進(jìn)預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)和高壓注水等解危卸壓方法，并與相關(guān)科研院所開展防沖方面的合作研究和技術(shù)攻關(guān)。

1998 年，在特厚煤層巷道支護(hù)中廣泛采用錨網(wǎng)和“U”型鋼可縮棚復(fù)合支護(hù)，“U”型支架由U 型棚發(fā)展為O 型棚鋪雙網(wǎng)全封閉支護(hù)，并逐步向重型化發(fā)展，現(xiàn)普遍采用U36 型棚，提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度。2005 年，開始將液壓支護(hù)引入到巷道支護(hù)領(lǐng)域，先后設(shè)計(jì)使用了垛式巷道液壓支架、超前巷道（邁步）液壓支架和防沖巷道（門式）液壓支架，在受沖擊地壓威脅較大的地點(diǎn)安裝使用，進(jìn)一步提升了巷道支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)的整體性、穩(wěn)定性。

在撫順上百年的開采歷史進(jìn)程中采煤方法經(jīng)歷了5 次變革，1996 年綜放開采試驗(yàn)成功，炮采傾斜長壁水砂充填開采轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合機(jī)械化放頂煤采煤法。采煤方法的改革，不僅極大地增強(qiáng)了工作面的支護(hù)強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)效率和礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。更主要的是由于采掘布局合理，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，精簡了井下作業(yè)人員，從而為礦井通風(fēng)、瓦斯治理、等現(xiàn)場安全管理創(chuàng)造了有利條件，尤其是在沖擊地壓的防治上起到了關(guān)鍵作用，杜絕了工作面沖擊地壓事故，提升了礦井抵御災(zāi)害的綜合能力。

2006 年，老虎臺礦完成了礦井深部所有采區(qū)的保護(hù)層開采，在上部分層采后，下部分層沖擊地壓危險(xiǎn)程度顯著降低。沖擊地壓的發(fā)生次數(shù)減少。

2 撫順礦區(qū)開采過程中沖擊地壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

老虎臺礦處于撫順煤田中部，主采煤層本層煤為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特厚煤層，最大煤層厚度110.5 m，平均煤層厚度58 m。煤層頂板為極易垮落的油頁巖，平均厚度為194.08 m。底板為凝灰?guī)r，平均厚度為42.7 m。煤層鑒定為弱沖擊傾向性，頂?shù)装鍘r層鑒定為無沖擊傾向。礦井采用斜豎井階段水平大巷開拓方式，綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，全部垮落法管理采空區(qū)。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300 萬t/a，核定生產(chǎn)能力240 萬t/a。井田中央布置7 條井入風(fēng)（6 斜1 豎），兩翼分別布置2 條斜井回風(fēng)?，F(xiàn)有2 個生產(chǎn)水平，劃分淺部復(fù)采區(qū)（-430 m 水平）和深部東部、中部（-730 m 水平）等3 個采區(qū)。

根據(jù)以往的防治沖擊地壓工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[4]，斷層和向斜軸等地質(zhì)構(gòu)造附近沖擊地壓多發(fā)，采深增大沖擊地壓危險(xiǎn)也增大，開采孤島煤柱區(qū)域沖擊地壓嚴(yán)重，上部分層開采時沖擊顯現(xiàn)強(qiáng)烈，下部分層開采時受上部分層保護(hù)區(qū)域發(fā)生沖擊地壓較少，綜放面初采、“見方”和終采時沖擊地壓頻繁。

3 撫順礦區(qū)沖擊地壓綜合防治技術(shù)

撫順礦業(yè)集團(tuán)公司及老虎臺礦不斷加大“人、財(cái)、物”投入，積極開展技術(shù)研究，嚴(yán)格落實(shí)“預(yù)測預(yù)報(bào)、監(jiān)測預(yù)警、防范治理、效果檢驗(yàn)、安全防護(hù)、教育培訓(xùn)、技資保障、應(yīng)急救援”“八位一體”綜合防治沖擊地壓措施，切實(shí)加強(qiáng)礦井防沖管控，提升礦井安全管理水平和全員安全意識。

3.1 沖擊危險(xiǎn)預(yù)測預(yù)報(bào)

沖擊危險(xiǎn)預(yù)測預(yù)報(bào)堅(jiān)持區(qū)域先行、局部跟進(jìn)原則，先初步將礦井各生產(chǎn)區(qū)域劃分為強(qiáng)、中、弱和無沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，再綜合運(yùn)用微震監(jiān)測法、鉆屑法、礦壓觀測法、電磁輻射法等技術(shù)方法，綜合分析測試數(shù)據(jù)預(yù)測預(yù)報(bào)局部沖擊危險(xiǎn)。

1）微震監(jiān)測法。老虎臺礦2008 年8 月引進(jìn)自波蘭EMAG 公司ARAMIS M/E 微震監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測煤巖層微震事件，精確計(jì)算出發(fā)生礦震和沖擊地壓的震源位置和震動能量。通過統(tǒng)計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析規(guī)律，預(yù)測沖擊地壓趨勢。利用微震監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)測預(yù)報(bào)沖擊危險(xiǎn)，重點(diǎn)要對微震信息統(tǒng)計(jì)對比。通過統(tǒng)計(jì)記錄發(fā)生微震活動的時間和空間以及強(qiáng)度分布的變化，分析頻譜、波速的變化，查找煤巖層微震活動規(guī)律和趨勢，預(yù)測下一步微震事件發(fā)生的可能性。微震系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 微震系統(tǒng)示意圖Fig.1 Micro-seismic system diagram

2）鉆屑法。鉆屑法[5]是在煤層中打鉆孔，通過測定排出煤粉量的變化和相關(guān)動力效應(yīng)，判斷沖擊危險(xiǎn)。鉆屑法具有施工方便、設(shè)備簡單、投入少、預(yù)測較準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但鉆屑法不能做到實(shí)時監(jiān)測，而且現(xiàn)場施工人員測試過程存在人身危險(xiǎn)。 鉆屑量的臨界值4 kg，即鉆屑量S≥4 kg 有沖擊地壓危險(xiǎn)，S＜4 kg 則無沖擊地壓危險(xiǎn)；如打鉆過程中有明顯動力現(xiàn)象，也認(rèn)定為有沖擊危險(xiǎn)。

3）礦壓觀測法。通過對工作面支架阻力[6]、兩巷超前支護(hù)阻力、巷道頂?shù)装逡平晚敯咫x層等情況的觀測，了解采場來壓程度、來壓步距、來壓征兆、沖擊地壓與采動的關(guān)系，并對沖擊地壓及采場大面積來壓進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。礦壓觀測法采用的設(shè)備相對簡單，便于人員操作，設(shè)備成本相對較低，但相對來說監(jiān)測精度較低，受監(jiān)測區(qū)域其他因素影響較大，且預(yù)測時效性相對較差。

4）電磁輻射法。電磁輻射法[7]是基于煤巖體受載變形破裂會產(chǎn)生電磁輻射和聲發(fā)射信號的規(guī)律，當(dāng)煤巖體受載應(yīng)力越大時，電磁輻射/聲發(fā)射強(qiáng)度就越大；加載速率越大，變形破裂過程越強(qiáng)烈，電磁輻射/聲發(fā)射信號越強(qiáng)。電磁輻射和聲發(fā)射幅值能夠反映煤巖體所處的應(yīng)力狀態(tài)和所積聚的彈性應(yīng)變能。YDD16 便攜式聲電監(jiān)測儀（圖4）融合了聲發(fā)射及超低頻電磁感應(yīng)技術(shù)，是一種便攜式、多通道、多信號、非接觸定向監(jiān)測儀器。

圖2 YDD16 便攜式聲電監(jiān)測儀Fig.2 YDD16 type portable electro-acoustic monitor

3.2 沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警和防范治理及效果檢驗(yàn)

礦井建立了ARAMIS 微震監(jiān)測系統(tǒng)開展區(qū)域監(jiān)測，建立應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)及綜合監(jiān)測預(yù)警平臺進(jìn)行局部監(jiān)測。

沖擊地壓防治優(yōu)先采取區(qū)域防治措施，通過開采保護(hù)層、降低開采強(qiáng)度、合理采區(qū)布局等區(qū)域措施降低煤巖應(yīng)力集中程度；通過卸壓鉆孔、高壓注水等局部措施，改變巷道周邊煤巖體物理力學(xué)性質(zhì)，減弱其積聚和釋放彈性能的能力。

1）開采保護(hù)層[8]。老虎臺礦主采煤層為平均厚度達(dá)58 m 的特厚煤層，在分層放頂煤開采過程中，選擇上部分層作為保護(hù)層開采，降低下部分層開采過程中的沖擊危險(xiǎn)。

2）優(yōu)化采掘布局。老虎臺礦按煤層賦存條件，采取分區(qū)布置方式，綜合放開采。深部有沖擊危險(xiǎn)的采區(qū)保持“一個回采，另一個準(zhǔn)備”，每個采區(qū)不同時進(jìn)行采掘，避免采掘工作面相互之間形成擾動。

3）降低開采強(qiáng)度。降低礦井和回采工作面生產(chǎn)能力是防治沖擊地壓1 項(xiàng)極其有效的措施。老虎臺礦回采工作面推進(jìn)速度控制在40 m/月，通過采取降低回采工作面開采強(qiáng)度的措施，工作面上覆巖層活動變緩，礦壓緩慢釋放，應(yīng)力集中程度明顯緩解。

4）高壓注水。充分利用巷道掘進(jìn)至工作面回采的各個時期，實(shí)施高壓注水和靜壓注水。先進(jìn)行高壓注水，取得煤體致裂效果后，再利用礦井供水系統(tǒng)自然水壓進(jìn)行靜壓注水。保證注水壓力和注水時間，使煤體注水后含水率達(dá)到4%以上或含水率增值達(dá)到2%以上。根據(jù)煤體硬度等參數(shù)合理確定注水孔布置密度，使用鉆孔探測等方法驗(yàn)證注水孔有效濕潤范圍，一般注水孔間距不大于有效濕潤范圍直徑，以確保注水覆蓋范圍，老虎臺礦實(shí)施注水孔間距一般不大于15 m。注水孔角度和深度根據(jù)注水位置和煤層厚度來確定，高壓注水壓力不低于8 MPa，靜壓注水壓力不低于1.5 MPa。巷道掘進(jìn)時實(shí)施邊掘邊注，在掘進(jìn)工作面向掘進(jìn)前方施工注水孔，孔深10～30 m，采用橡膠封孔器封孔，進(jìn)行高壓注水。在已掘巷道內(nèi)滯后掘進(jìn)頭15 m 處，向兩幫和頂板施工注水孔，每隔15 m 打1 組，幫孔深度15 m，頂孔深度根據(jù)頂板煤厚確定。工作面巷道準(zhǔn)備完成后實(shí)施采前注水，在兩巷道向回采煤體施工注水孔，鉆孔深度根據(jù)工作面長度確定，確保兩巷道的鉆孔相互搭接，覆蓋全部回采煤體。工作面開采過程中實(shí)施邊采邊注，對工作面架前煤壁向頂板施工鉆孔進(jìn)行高壓注水，每天放煤班打鉆，并立即封孔注水，放煤班和檢修班連續(xù)注水2 個小班。

5）卸壓鉆孔。卸壓鉆孔是向煤巖體施工鉆孔消除沖擊地壓危險(xiǎn)的措施。卸壓鉆孔可以釋放煤巖體中積聚的彈性能，消除高應(yīng)力區(qū)，進(jìn)而消除或降低沖擊危險(xiǎn)。老虎臺礦在掘進(jìn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域，超前實(shí)施卸壓鉆孔，按照“兩掘一鉆”作業(yè)方式，每天3 個班次循環(huán)作業(yè)中固定安排1 個小班時間進(jìn)行卸壓鉆孔施工，另外2 個班正常掘進(jìn)。每次打1 排或2 排卸壓鉆孔，總計(jì)7～14 個鉆孔，孔深一般為10～15 m，孔徑108～153 mm，用卸壓鉆孔掩護(hù)巷道掘進(jìn)。卸壓鉆孔布置示意圖如圖3。

對已經(jīng)采取區(qū)域防治措施和局部防治措施的沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)行防沖效果有效性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的方法和采用的指標(biāo)與沖擊地壓危險(xiǎn)預(yù)測預(yù)報(bào)時相同，如沖擊危險(xiǎn)未消除或綜合防沖措施落實(shí)不到位，則必須重新編制設(shè)計(jì)，繼續(xù)采取防治措施。直到檢驗(yàn)確認(rèn)消除沖擊危險(xiǎn)后，方可在落實(shí)安全防護(hù)措施的基礎(chǔ)上組織采掘生產(chǎn)。

圖3 卸壓鉆孔布置示意圖Fig.3 The schematic diagram of pressure-released borehole layout

3.3 沖擊地壓安全防護(hù)措施

安全防護(hù)措施[9]是防治沖擊地壓災(zāi)害事故的最后1 道防線，是發(fā)生沖擊地壓事故時作業(yè)人員的生命保障，因此即便采取了區(qū)域、局部治理措施，也不能放松安全防護(hù)措施。

3.3.1 加強(qiáng)巷道支護(hù)

支護(hù)形式的成功改革，充分體現(xiàn)了“較大的初承力、良好的可縮性和較強(qiáng)的支護(hù)強(qiáng)度”三大特點(diǎn)，為綜合機(jī)械化放頂煤技術(shù)的全面推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，同時為“一通三防”、特別是沖擊地壓等隱患治理提供了強(qiáng)有力的保證[10]。

1）錨網(wǎng)U 型鋼棚（O 型棚）復(fù)合支護(hù)。錨網(wǎng)U 型鋼棚（O 型棚）復(fù)合支護(hù)方法如圖4，相較單獨(dú)錨網(wǎng)主動支護(hù)和木棚、梯形鐵棚等剛性支護(hù)，初撐力更大，支護(hù)強(qiáng)度更高，抗沖擊能力更強(qiáng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)更加完整。對巷道實(shí)現(xiàn)了全斷面支護(hù)，防治巷道底鼓能力更強(qiáng)，發(fā)生沖擊地壓時，可以在搭接部收縮實(shí)現(xiàn)卸壓并保持支護(hù)結(jié)構(gòu)完整。

圖4 O 型棚支護(hù)Fig.4 The O type shed support

2）巷道垛式液壓支架加強(qiáng)支護(hù)。對于構(gòu)造區(qū)域、煤柱邊緣、巷道岔口等沖擊危險(xiǎn)性較大地點(diǎn)巷道，使用巷道垛式液壓支架，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，岔口垛式液壓支架如圖5。每組垛式液壓支架由4 根液壓支柱與高強(qiáng)度的頂梁、底梁組成，尤其注重加強(qiáng)了對巷道底板的支護(hù)強(qiáng)度，對減緩沖擊強(qiáng)度和有效保護(hù)巷道空間具有十分明顯的效果。沿巷道方向?qū)⑷舾芍Ъ芟噜彅[放支撐，即形成牢固的巷道空間，巷道垛式液壓支架如圖6。

圖5 岔口垛式液壓支架Fig.5 Fork chock hydraulic support

圖6 巷道垛式液壓支架Fig.6 Chock hydraulic support for entry

3）巷道超前液壓支架加強(qiáng)支護(hù)。掘進(jìn)工作面掌子頭和采煤工作面兩端頭等采掘應(yīng)力集中區(qū)，頂?shù)装迨軇訅河绊?，來壓顯著。采用巷道超前支護(hù)支架加強(qiáng)支護(hù)，超前巷道液壓支架如圖7。進(jìn)一步提高支護(hù)強(qiáng)度，降低頂板移近，防止沖擊地壓發(fā)生時造成頂板事故。巷道超前支護(hù)支架，兩架并列組成1 組，相鄰的2 個底座之間連接有移架千斤頂，可在各種礦井巷道內(nèi)進(jìn)行自移行走式支護(hù)。

圖7 超前巷道液壓支架Fig.7 Hydraulic support in advance roadway

4）防沖巷道液壓支架支護(hù)。采煤工作面巷道鄰近地質(zhì)構(gòu)造或處于原生煤體的巷道，有沖擊地壓危險(xiǎn)，采用防沖巷道液壓支架支護(hù)。這類巷道受采掘擾動大，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道頂?shù)装寮皟蓭褪諗克俣群芸欤锏谰S修維護(hù)工程量巨大，且極易發(fā)生沖擊地壓。這類巷道應(yīng)當(dāng)杜絕剛性支護(hù)，采用高強(qiáng)度可縮封閉式支護(hù)。防沖巷道液壓支架由頂梁、底梁和液壓支柱構(gòu)成。拱型頂梁由2 段弧形梁鉸接組成，底梁由2 個底座和1 段中節(jié)鉸接組成，頂梁和底梁間由液壓支柱支撐。支架整體呈O 型，與O 型可縮鋼棚同時使用，交替平行布置安裝在O 型棚棚空內(nèi)。老虎臺礦58008-3 工作面根據(jù)防沖要求合理選擇巷道支護(hù)方式，工作面設(shè)計(jì)時超前考慮防治沖擊地壓要求，巷道支護(hù)設(shè)計(jì)按照重型強(qiáng)支護(hù)的防沖理念，在巷道掘進(jìn)時永久支護(hù)強(qiáng)度直接達(dá)到防沖要求?；仫L(fēng)巷沖擊地壓區(qū)域巷道采用錨網(wǎng)U36 型鋼O 型棚復(fù)合支護(hù)，并配合采用ZT2×3200-18/35 型超前巷道液壓支架和ZP6400-27/42G 型防沖巷道液壓支架加強(qiáng)支護(hù)。共計(jì)安設(shè)超前巷道液壓支架44 架，防沖巷道液壓支架41 架。通過加強(qiáng)巷道支護(hù)，既起到了被動防護(hù)作用，又對圍巖穩(wěn)定起到一定主動作用，使巷道在礦震整體震動過程中不發(fā)生變形和破壞。防沖巷道液壓支架如圖8。

圖8 防沖巷道液壓支架Fig.8 Hydraulic support in anti-impact roadway

5）吸能式防沖巷道液壓支架支護(hù)。老虎臺礦還引進(jìn)遼寧大學(xué)潘一山教授主持研發(fā)的吸能式防沖巷道液壓支架[11]用于沖擊地壓危險(xiǎn)巷道支護(hù)，支架立柱下方安裝吸能元件，頂梁兩側(cè)設(shè)置有側(cè)護(hù)板，側(cè)護(hù)板與頂梁相鉸接，動作翻轉(zhuǎn)千斤頂可以使側(cè)護(hù)板翻起支護(hù)頂板，增大頂板支護(hù)面積，并使支架整體更加穩(wěn)定。該支架在發(fā)生沖擊地壓時可以實(shí)現(xiàn)讓位速度和吸收消耗沖擊能量，使支架保持結(jié)構(gòu)完整穩(wěn)定，通過讓位吸能起到降低沖擊破壞的作用。老虎臺礦將吸能式防沖巷道液壓支架用于73007 工作面，在運(yùn)輸煤門安裝4 架，在運(yùn)輸巷安裝12 架，用于加強(qiáng)中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)域巷道支護(hù)，并在回風(fēng)巷安裝4 架用于加強(qiáng)端頭支護(hù)。73007 工作面開采過程中，先后發(fā)生過1 次ML2.6 級和1 次ML2.4 級礦震，沒有誘發(fā)井巷和圍巖發(fā)生沖擊地壓，也沒有造成巷道變形破壞，顯示出吸能式防沖巷道液壓支架良好支護(hù)能力和對防治沖擊地壓的作用。吸能防沖巷道液壓支架如圖9。

圖9 吸能防沖巷道液壓支架Fig.9 Energy absorption and anti-impact roadway support

3.3.2 采用防護(hù)裝備

1）佩戴個體防護(hù)裝備。沖擊地壓事故造成人員受傷的主要部位是腦部和胸部的機(jī)械損壞，為減少沖擊地壓事故中作業(yè)人員人身傷害，撫順礦業(yè)集團(tuán)公司老虎臺礦研發(fā)了防沖擊個體防護(hù)裝備，包括防沖擊背心和防沖擊頭盔，并取得了專利。防沖擊頭盔和防沖擊背心的主要使用抗沖擊ABS 樹脂制作，增加緩沖材料減緩人體受到的沖擊力，保護(hù)人體重要器官，從而大幅度降低因沖擊地壓帶來的人身傷害。個體防沖裝備如圖10。

圖10 個體防沖裝備Fig.1 Individual protection equipment

2）構(gòu)筑防沖擊屋。防沖擊屋是一種人身防護(hù)設(shè)施，在沖擊地壓區(qū)域巷道局部地點(diǎn)采取特殊措施加強(qiáng)支護(hù)，設(shè)置減震和應(yīng)急避災(zāi)設(shè)施，為沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的固定性看守崗位提供安全環(huán)境。

3）安設(shè)壓風(fēng)自救系統(tǒng)。在有沖擊危險(xiǎn)的采掘工作面安設(shè)袋式壓風(fēng)自救裝置（圖11），其它沖擊地壓區(qū)域巷道安設(shè)箱式壓風(fēng)自救裝置（圖12），發(fā)生沖擊地壓等事故后，作業(yè)人員如無法迅速撤出災(zāi)區(qū)，可以使用壓風(fēng)自救裝置避險(xiǎn)。

圖11 袋式壓風(fēng)自救裝置Fig.11 Bag pneumatic self-rescue device

圖12 箱式壓風(fēng)自救裝置Fig.12 Box type pneumatic self-rescue device

3.3.3 其 它

1）物件設(shè)備捆綁固定。沖擊地壓事故造成人員傷亡的主要原因就是巷道內(nèi)存放的物件飛揚(yáng)，撞擊、擠壓作業(yè)人員身體造成人身傷害，因此沖擊地壓區(qū)域內(nèi)不得存放備用材料設(shè)備，在用的所有物件必須進(jìn)行捆綁固定，防止其在發(fā)生沖擊地壓時發(fā)生移動甚至飛揚(yáng)。

2）沖擊危險(xiǎn)區(qū)域人員控制。沖擊地壓區(qū)域嚴(yán)格執(zhí)行“人員準(zhǔn)入”和限員制度，中等以上沖擊地壓區(qū)域?qū)嵭猩a(chǎn)班禁員、非生產(chǎn)班限員的人員控制規(guī)定。生產(chǎn)班嚴(yán)禁任何人員進(jìn)入沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域，增設(shè)甲烷和一氧化碳傳感器代替瓦檢員檢查。非生產(chǎn)班需要進(jìn)入沖擊地壓區(qū)域作業(yè)時，必須制定專項(xiàng)措施，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)，同時進(jìn)入沖擊地壓區(qū)域作業(yè)總?cè)藬?shù)不得超過9 人，每組作業(yè)人數(shù)不得超過5 人。

3.4 教育培訓(xùn)和技資保障及應(yīng)急救援

1）教育培訓(xùn)。老虎臺礦每年組織防治沖擊地壓專項(xiàng)培訓(xùn)，所有入井人員均必須參加礦里組織的脫產(chǎn)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格頒發(fā)培訓(xùn)合格證，并持證上崗。培訓(xùn)內(nèi)容包括沖擊地壓機(jī)理與危害、煤礦安全規(guī)程與相關(guān)法規(guī)、綜合防沖措施、防治沖擊地壓設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)定、沖擊地壓災(zāi)害處理計(jì)劃與應(yīng)急預(yù)案、自救、互救知識等內(nèi)容。

2）技資保障。為了確保采掘施工作業(yè)的安全，在采掘施工作業(yè)中必須嚴(yán)格落實(shí)防治沖擊地壓的有關(guān)規(guī)定，并編制專項(xiàng)設(shè)計(jì)、制定嚴(yán)密措施。在科研經(jīng)費(fèi)和防治措施工程方面確保資金投入，其中包括現(xiàn)科研院所及大專院校的合作項(xiàng)目資金以及在實(shí)施防治過程的設(shè)備、材料費(fèi)用等。保證所需材料、設(shè)備、儀器等的可靠供給及時到位。

3）應(yīng)急救援。為確保在發(fā)生災(zāi)害性沖擊地壓時避免人員傷亡，將損失降到最低，建立一整套應(yīng)急救援體系，明確有關(guān)人員任務(wù)和責(zé)任，加強(qiáng)應(yīng)急救援隊(duì)伍建設(shè)，保證應(yīng)急響應(yīng)速度和應(yīng)急救援能力。

4 抓住設(shè)計(jì)源頭

防沖工作必須依據(jù)礦井沖擊地壓災(zāi)害實(shí)際情況，掌握并考慮地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存、地應(yīng)力場、煤巖力學(xué)性質(zhì)、采掘擾動、開采歷史等沖擊地壓影響因素，合理編制生產(chǎn)接續(xù)規(guī)劃，避免造成局部應(yīng)力集中給巷道和工作面開采帶來不良影響。編制開采設(shè)計(jì)同時制定防沖設(shè)計(jì)，防沖設(shè)計(jì)不能滿足需要時，必須優(yōu)化和修改開采設(shè)計(jì)。沖擊地壓治理必須優(yōu)先采取區(qū)域防治措施，防止在設(shè)計(jì)上存在先天不足，以致在采掘過程中，不得不投入大量局部解危卸壓工程，既造成資源浪費(fèi)，還會形成大量現(xiàn)場沖擊隱患。

老虎臺礦58008-3 工作面上部為58008-2 工作面已采區(qū)以及507#、508#、509#炮采已采區(qū)充填體，下部為707#、708#、709#炮采已采區(qū)充填體。大部分開采區(qū)域均處于保護(hù)層保護(hù)范圍內(nèi)，只有北巷道180～570 m 段受炮采區(qū)保護(hù)但保護(hù)效果不充分，處于原708#炮采區(qū)以北煤柱區(qū)，且受北部F25斷層的影響，存在沖擊危險(xiǎn)的58008-3 工作面布置平面示意圖如圖13。

圖13 58008-3 工作面布置平面示意圖Fig.13 Plan schematic diagram of 58008-3 coal face layout

在工作面設(shè)計(jì)初期經(jīng)過方案對比，對生產(chǎn)系統(tǒng)布局進(jìn)行了優(yōu)化，改變老虎臺礦一直以來用北巷道運(yùn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)慣例，使用北巷道回風(fēng)、南巷道運(yùn)輸。這樣使大型運(yùn)輸設(shè)備布置在貼近煤層底板沒有沖擊地壓危險(xiǎn)的南巷道，保證有沖擊地壓危險(xiǎn)的北巷道生產(chǎn)班沒有人員作業(yè)，并且為實(shí)施各項(xiàng)防沖措施提供充足的時間和空間。

5 結(jié) 語

1）做好防沖工作必須首先堅(jiān)定信心，牢固樹立“沖擊地壓可治、沖擊地壓事故可防可控”思想理念。加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，建立強(qiáng)有力的專業(yè)隊(duì)伍，規(guī)范并嚴(yán)格落實(shí)防治沖擊地壓綜合措施，雖然不能杜絕沖擊地壓，但是可以通過采取防治措施減弱沖擊地壓強(qiáng)度，采取安全防護(hù)控制沖擊地壓事故造成的人身傷害。

2）加大安全投入提高防治沖擊地壓技術(shù)裝備水平，大量投入高強(qiáng)度支護(hù)材料，增強(qiáng)抗沖擊能力，是做好沖擊地壓防治工作的有力保障。

3）防沖工作要從源頭做起，優(yōu)先執(zhí)行區(qū)域防治措施，制定開采設(shè)計(jì)時充分考慮沖擊地壓因素，選擇合理的開拓方式、采煤方法、開采順序、巷道布置、推進(jìn)方向及巷道支護(hù)工藝，盡最大可能規(guī)避和降低沖擊風(fēng)險(xiǎn)。