大采深高应力条件下巷道贯通期间冲击地压综合防治技术研究

发表时间:2021/6/10   来源:《中国科技信息》2021年7月   作者:姬长朋
[导读] 有冲击地压危险的掘进工作面巷道贯通期间,冲击危险性增强,阳城煤矿3305工作面皮带顺槽掘进贯通采取钻屑法监测、应力在线监测、微震监测、加强卸压、加强支护强度和安全防护等措施,实现了安全贯通。对其它同类矿井冲击地压危险掘进工作面的贯通具有一定的借鉴意义。

山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿  姬长朋   272502

摘要:有冲击地压危险的掘进工作面巷道贯通期间,冲击危险性增强,阳城煤矿3305工作面皮带顺槽掘进贯通采取钻屑法监测、应力在线监测、微震监测、加强卸压、加强支护强度和安全防护等措施,实现了安全贯通。对其它同类矿井冲击地压危险掘进工作面的贯通具有一定的借鉴意义。
关键词:冲击地压;掘进贯通;防治措施
        1掘进工作面基本概况
        3305工作面主要开采 3 煤层,地表标高+38.5~+39.6,井下巷道标高-820~-1020,最大埋深约 1060m,工作面倾斜宽 80m(平距),井下实际长度93m,皮带顺槽反向掘进至110m时停止掘进,由皮顺正向掘进贯通。

图1  3305工作面平面分布示意图
        2影响因素
        2.1埋深影响
        随着开采深度的增加,煤层中的自重应力随之增加,煤岩体中积聚的弹性能也随之增加。3305工作面煤层埋深-876~120m,整体埋藏较深。据研究成果显示:强矿压显现危险指数与开采深度呈非线性比例关系,掘进贯通期间,3305工作面皮带顺槽的埋深正处于强矿压显现危险指数急剧上升的阶段。
        2.2掘进扰动影响
        巷道在掘进过程中会产生扰动应力,如巷道在浅部掘进可不考虑该应力影响,但在大采深下,该应力与其它冲击危险因素应力叠加后能够使得被影响区域煤岩轻易达到冲击时的应力水平。
        2.3煤层具有冲击倾向性
        根据煤炭科学技术研究院有限公司安全检测中心对山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿3号煤层及其顶底板岩层进行煤岩冲击倾向性试验研究结论,阳城煤矿3煤顶底板均具有弱冲击倾向性,具有冲击倾向性的煤体易产生应力集中而集聚较多的弹性变形能,在掘进过程中弹性能的释放易发生冲击地压。
        2.4构造应力影响
        根据地质力学观点,在构造区域存在构造应力,3305工作面内地质构造主要为断层。在相变区域(煤岩交界),相变区域存在构造应力,和扰动应力叠加后应力集中程度进一步增大,可能发生冲击。
        3掘进贯通期间采取的措施
        掘进工作面剩余50m贯通范围内, 掘进时应力叠加,有可能诱发冲击地压的发生。矿专门制定了防治冲击地压措施,主要有钻屑法监测、应力在线监测、微震监测、加强卸压、安全防护等。
        3.1钻屑法监测
        掘进期间迎头每天检测一次,在迎头施工检测孔1个,同时迎头后方15m范围内巷道两帮每帮施工检测孔1个。
        3.2应力在线监测
        应力在线测站随迎头掘进跟进安装,对皮顺两帮进行全覆盖式应力监测;在皮顺反向迎头安装一组应力在线测点,用于监测贯通区域的应力情况。
        3.3微震监测
        建立覆盖全矿井的微震监测系统,以实现对采掘工作面冲击危险性进行预测预报,并在3305工作面在掘进过程中及时安装微震检波探头,以实现对新开拓区域进行监测覆盖。在3305工作面共布置4个SOS微震检波器,检波器间隔保持适当的距离,确保能够实时监测现场微震能量变化。
        3.4加强支护
        在3305皮顺掘进迎头后50-80m范围内使用液压单元支架加强支护,支架随巷道掘进挪移,始终保持迎头后50-80m的加强支护范围。在加强支护范围内安装不少于3台单元式液压支架,支架沿巷道走向单排布置。
        3.5工作面贯通期间卸压措施
        在皮顺正向掘进期间,迎头保持3个超前卸压钻孔,卸压保护带宽度均不小于15m,钻孔直径为150mm,深度不小于20m;在皮顺反向迎头对贯通区域施工卸压孔,卸压孔呈扇形布置,共计施工9个卸压钻孔,孔深不小于25m;皮顺正向迎头距离贯通点50m时,正向迎头停止掘进开始对贯通区域进行卸压,卸压孔呈扇形布置,深度不得小于25m,共计施工9个卸压钻孔;皮顺正向迎头距离贯通点40m、30m、20m时,在迎头偏向巷道两帮各增加1个卸压孔,卸压孔深度不得小于25m。

图2  3305皮顺反向迎头卸压孔布置图

图3   3305皮顺正向迎头卸压孔布置图

图4  3305皮顺正向迎头卸压孔布置图

        3.6 安全防护措施
        凡是进入冲击地压危险区的人员必须穿戴防冲帽和防冲服, 严格执行限员管理,工作面200米范围内不得超过9人,物料和设备必须生根捆绑, 风水管紧跟迎头,巷道内全面架棚支护, 以最大限度地减小冲击灾害对人员的伤害。
        4结论
        冲击地压煤巷掘进过程中, 特别是掘进工作面将要贯通, 贯通区应力集中分布异常, 是防治冲击地压过程中较难预防的时期, 严重影响矿井安全生产。 解决冲击地压危险掘进工作面贯通问题, 不仅为矿井安全生产打好基础, 而且为防治冲击地压事故提供了重要的技术保障, 对其它同类矿井冲击地压危险掘进工作面的预防具有一定的借鉴意义。
参考文献:
[1]徐向鹏,赵东波,崔金伟.冲击地压危险掘进工作面贯通实践及防范措施[J]. 煤炭技术,2009.
[2]阳城煤矿3305掘进工作面冲击危险性评价及防冲专项设计.

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