高应力煤柱区巷道掘进冲击地压防治研究

发表时间:2020/7/1   来源:《工程管理前沿》2020年第26卷第8期   作者:陈岩峰、陈娜、王娟娟
[导读] 在煤矿采掘作业过程中,经常会出现各种地质灾害问题,严重影响采掘作业进度,同时也对作业人员生命安全造成了威胁。
        摘要:在煤矿采掘作业过程中,经常会出现各种地质灾害问题,严重影响采掘作业进度,同时也对作业人员生命安全造成了威胁,因此,为了保证采掘作业可以安全稳定进行,同时也保证作业人员生命安全,本文就针对高应力巷道作业中,经常出现的冲击地压防治问题进行论述,并通过实际案例分析,来进行更有针对性,更加详细的治理方案分析,并从中得出有效的防治方法,希望可以为相关工作人员提供有效帮助,从而解决高应力巷道掘进工作中的冲击地压灾害问题,提高矿井采掘作业的安全性,避免出现安全生产事故。
关键词:矿井;高应力煤柱区;巷道掘进;冲击地压
        在煤矿采掘活动过程中,作业人员需要对矿井进行更深层次的采掘,从而保证资源充分回收,这一问题带来的影响就是在作业人员进行深度采掘时,需要通过不同的方向,对地下矿井进行采掘,并且在采掘过程中,通常都是采用机械化综放采煤技术,这一技术虽然可以保证矿井被有效采掘,但是在长时间的深度采掘中,矿井内部的地质应力就会发生变化,并且还会出现孤岛煤柱,使得矿井围岩受力出现了严重失衡,久而久之就会出现生产安全问题,给矿井巷道掘进工作带来了威胁,所以,有关部门在作业过程中,一定要重视这一问题,并制定出解决方案,从而对冲击地压问题进行防治[1]。
        一、工程概述
        为了保证冲击地压防治方案,能够具有一定的准确性,可以为相关单位提供有效帮助,笔者就通过某矿井的实际案例进行分析,从而整理出相应数据,以供相关单位进行参考。某地区一煤矿,其浅部煤矿采掘方式,主要是以爆破开采为主,从而快速到达矿井深处,当开采工作到达矿井深部时,这一煤矿单位就采取长壁走向机械化综放法,对煤矿深处资源进行开采,但是在进行了一段时间作业后,矿井内就出现了大量高应力煤柱,并且若是继续进行巷道回采工作,就会出现严重的冲击地压地质灾害问题,甚至会造成生产安全事故。可是,这一矿井还正处在采掘回收阶段,因此,为了保证煤矿深处的资源可以充分回收,煤矿单位就只能在这片区域内开掘巷道。
        现在,这一煤矿单位所开采的区域,其煤层大部分都是六号煤,并且整个煤层的分布也不对称,尽管这一开采区域处在已采综放面下,可是其运输联络巷的巷道,及其运输巷自开口,都处在另一侧的煤柱区中,与此同时,这一煤矿区的开切眼巷道,也处在一片煤柱区内,这就导致在这些煤柱区中的巷道,在工作和运输过程中,极易出现冲击地压地质灾害问题[2]。
        二、高应力煤柱区巷道掘进中冲击地压防治分析
        2.1超前布设长距、小孔、高密度注水孔,对作业面前方煤岩体高压预注水。
        为了避免在作业过程中,出现冲击地压问题,相关工作人员就应在这一综放回采面,进行巷道掘进工作之前,就在这一回采面的联络巷前,设置一些距离较长,同时孔径较小,但是密度较高的注水孔,并对其进行采掘前高压预注水工作。高压注水孔应布置在巷道底板上八十厘米处,同时注水孔的仰角要设置成七十度,以此布置十七个同等的注水孔,与此同时,相关工作人员一定要注意,注水孔的直径要达到四十二厘米,深度也要保持在七十米左右,之后利用注水钻孔向矿井内的高应力煤柱区,进行高压预注水工作,从而保证煤柱区的煤体软化。

这一防治方式的主要目的,就是利用高压预注水的方式,改变这一区域内煤体结构,降低煤层整体强度,从而避免出现冲击地压问题,其实这一防治方式就是传统的卸压注水法,通过这一防治方式不仅可以有效降低煤层强度,还可以形成煤体卸压网,有效提高煤矿内部安全性,保证作业人员矿下作业安全。
        2.2超前布设长距离、大孔径、高密度卸压钻孔并进行静压注水。
        为了进一步降低冲击地压问题出现的几率,相关工作人员在进行卸压注水的同时,还要利用现代化的钻机,在回采巷道内布置超前卸压钻孔,并对其进行静压注水,进而提前将煤体进行卸压软化。与之前的高压预注水方式相同,只是这次是从巷帮底板向上三十厘米处钻孔,同时孔径也发生了变化,孔径变为十一厘米,并且每个钻孔之间需要间隔一百五十厘米,仰角转为四度,钻孔深度同样保持在七十米左右,设立二十一个同等的钻孔,静压注水要同时配合高压注水进行工作,从而对煤体进行软化,进而避免在作业过程中,出现冲击地压地质灾害问题。静压注水的防治原理,主要是利用人工干预,保证煤体在软化过程中,其内部出现一定的间隔空间,进而使煤体出现贯通裂隙,进一步达到对煤体软化卸压的目的[3]。 
        2.3在煤柱区巷道掘进时对围岩进行高强度支护
        2.3.1在高应力煤柱区巷道掘进时选用二次成巷工艺。
        相关工作人员在进行巷道掘进工作中,不仅要对煤体进行软化,还要重视巷道的支护技术,既然已经出现了冲击地压安全隐患,那么相关工作人员就要选用合理的材料,来提升巷道支护工艺,进而增强巷道支护的质量,因此,相关工作人员最好利用036型棚支护,对巷道进行二次加固,从而达到降低事故发生率,以及缩减一次成巷掘进断面的目的,进而保证矿井内作业人员的生命安全。
        2.3.2在高应力煤柱区安装抗冲击巷道液压支架加强支护。
        相关工作人员不仅要重视二次成巷技术,同时还要加强对支架的支护,在普通支护的基础上,还要加装抗冲击巷道液压支护,这一支护方式最好应用在高应力煤柱区中,并且还要保证每间隔三或四个钢棚布,就搭设一组液压加强支护,从而提高整个巷道抗压能力,避免出现冲击地压问题,保证作业人员生命安全[4]。
        三、结束语
        通过以上总结可以看出,在煤矿开采过程中,任何一个细节,都有可能会对作业人员造成威胁,同时还会增加冲击地压地质灾害发生的可能性,因此,相关工作人员在对煤矿进行深度采掘时,一定要对矿井内的煤层进行防治,提前将防护工作做好,与此同时,煤矿管理人员也要注意,在社会发展过程中,一定要及时整理现代化冲击地压防治措施,因为冲击地压问题,经常会出现在煤矿采掘工作中,并且防治工作的意义也极为重要,不只是保证矿底资源有效回收的方法,同时也是作业人员生命安全的保障。
参考文献:
[1]王福军, 李先志. 老虎台矿高应力煤柱区巷道掘进冲击地压防治技术[J]. 煤矿安全, 2018, 49(9):122-123,127.
[2]朱斯陶, 姜福兴, 朱海洲,等. 高应力区掘进工作面冲击地压事故发生机制研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2):344-350.
[3]雷武林, 郑勇. 高埋深矿井冲击地压形成机理实验研究[J]. 煤, 2018, 27(7):4-7.
[4]王志强, 乔建永, 武超,等. 基于负煤柱巷道布置的煤矿冲击地压防治技术研究[J]. 煤炭科学技术, 2019, 47(1):69-78.
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