蔡文明

徐礦集團(tuán)

關(guān)于煤礦掘進(jìn)巷道防沖技術(shù)的研究

蔡文明

徐礦集團(tuán)

本文對(duì)影響煤礦巷道掘進(jìn)的煤巖沖擊傾向性、頂板特性、埋藏深度和地質(zhì)構(gòu)造等因素進(jìn)行了分析，巷道從進(jìn)行掘進(jìn)中采用大直徑的鉆孔泄壓和爆破解危措施來(lái)展開(kāi)巷道掘進(jìn)防沖技術(shù)的研究，利用鉆屑法對(duì)防沖效果進(jìn)行檢驗(yàn)，得出的結(jié)論是在泄壓后，各類(lèi)煤巷的粉煤含量未超標(biāo)，確保了掘進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)。

煤礦；掘進(jìn)巷道；防沖技術(shù)

1、引言

大多的煤礦將礦壓防治重點(diǎn)放在回采巷道上，對(duì)掘進(jìn)巷道的礦壓防治工作不夠重視，本文結(jié)合某煤礦的實(shí)際情況，分析探究煤礦掘進(jìn)巷道防沖技術(shù)，該煤礦的埋深比較大，煤礦4#煤層的厚度為11-14.5m，煤層的傾角為2°-7°，一盤(pán)區(qū)是礦井的首采區(qū)，回風(fēng)巷道為全煤巷道，埋深為966-1005m,采用半圓拱斷面，巷道凈寬5.0m，拱凈高為2.5m，凈斷面積為17.32m2。直接頂材質(zhì)為泥巖，厚度為3.7m，基本頂為中粒砂巖，厚度為10m，直接底為泥巖，厚度為5.5m，基本底為泥巖，厚度為15m。

2、煤礦掘進(jìn)巷道防沖技術(shù)分析

影響煤礦掘進(jìn)巷道沖擊影響的因素有煤巖沖擊傾向性、頂板特性、埋藏深度和地質(zhì)構(gòu)造等，結(jié)合該煤礦的實(shí)際情況，判定4#煤層具有強(qiáng)沖擊傾向的煤層，該煤層的彎曲能量指數(shù)為55.25kJ,底板彎曲能量指數(shù)為20.25kJ，得出該煤層的頂板巖層屬于Ⅱ類(lèi)指標(biāo)，具有比較弱的傾向性頂板巖層，底板巖層屬于Ⅱ類(lèi)指標(biāo)，具有比較弱的傾向性底板巖層，分析可知該煤礦的煤巖系統(tǒng)具備沖擊地壓的條件。

沖擊地壓的發(fā)生與埋藏深度有一定的關(guān)系，分析可知埋藏深度越大，發(fā)生沖擊地壓的可能性越大。根據(jù)該煤礦的鉆孔數(shù)據(jù)，煤層埋藏最淺為820m,最深的將近1100m,嚴(yán)重超過(guò)了沖擊地壓的臨界深度，所以面臨的地壓災(zāi)害是比較嚴(yán)峻的。

發(fā)生沖擊地壓最典型的地質(zhì)條件是堅(jiān)硬厚層頂板，發(fā)生沖擊地壓煤層上部的煤層通常具有大于10m的堅(jiān)硬頂板，結(jié)合礦井地質(zhì)資料，對(duì)掘進(jìn)工作面造成威脅的巖層為9.9厚的細(xì)粒砂巖和17.5m厚的粗粒砂巖，距離4#煤層的位置分別為3.7、30.3mm，這兩層巖層距離煤層較近，所以在掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)對(duì)工作面產(chǎn)生顯著影響。

結(jié)合地質(zhì)資料分析可知，回風(fēng)巷道的掘進(jìn)工作面煤層賦存穩(wěn)定，沒(méi)有較大的地質(zhì)構(gòu)造，但不排除工作面范圍內(nèi)的小型的斷層和褶曲，使該區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜，發(fā)生沖擊地壓事故。

回風(fēng)巷道留設(shè)的底煤厚度大于2m，煤層的直接底又是鋁質(zhì)泥巖，在揭露后極易風(fēng)化，遇到水后容易膨脹，在較大或較高水平應(yīng)力的作用下，巷道底板的煤層容易積聚彈性能量，發(fā)生沖擊地壓的可能性較大。

巷道掘進(jìn)期間采用的監(jiān)測(cè)措施有鉆屑法、電磁輻射法、礦壓觀測(cè)和微震監(jiān)測(cè)法，煤礦巷道放沖技術(shù)要采取合理的監(jiān)測(cè)手段，結(jié)合實(shí)際情況采用合理的支護(hù)手段和采取卸壓措施來(lái)防止發(fā)生沖擊地壓事故。

3、煤礦掘進(jìn)巷道防沖技術(shù)的應(yīng)用

3.1 大直徑鉆孔卸壓

迎頭大直徑鉆孔卸壓在迎頭布置3個(gè)大直徑的鉆孔，鉆孔的直徑為150mm,鉆孔的深度為30m，鉆孔布置的形式為“倒三花”和“三花”的形式進(jìn)行交替布置，當(dāng)掘進(jìn)面距鉆孔孔底＜10m時(shí)，在進(jìn)行下一輪的鉆孔，始終保持掘進(jìn)迎頭前方10m的范圍內(nèi)處于卸壓的范圍。

底煤的厚度超過(guò)2m時(shí)，使用底板大直徑鉆孔卸壓?jiǎn)幔趦蓭透哂诘装宓牡胤桨凑臻g距1.6m的垂直深度，斜向下60°進(jìn)行施工，施工到煤層的底板，卸壓孔的直徑為150mm,利用黃泥進(jìn)行封孔，封孔的長(zhǎng)度為0.5m。

幫部大直徑鉆孔卸壓的鉆孔垂直于巷幫進(jìn)行布置，鉆孔滯后迎頭的距離最小不能超過(guò)20m,鉆孔的直徑為150mm，孔間的間距為1.6m，鉆孔的深度一般為16-20m，利用黃泥進(jìn)行封孔，封孔的長(zhǎng)度為2m，行人側(cè)的鉆孔高度為1.2m,帶式輸送機(jī)的鉆孔高度為1.5m。

3.2 沖擊地壓解危措施

大直徑鉆孔卸壓解危是指在具有沖擊危險(xiǎn)地點(diǎn)淺口60m的巷道兩幫范圍內(nèi)進(jìn)行大直徑卸壓鉆孔，鉆孔的布置形式是垂直于巷幫布置，鉆孔直徑為150mm，孔間距為0.8m，鉆孔的深度為20m.行人側(cè)的鉆孔高度為1.2m,帶式輸送機(jī)的鉆孔高度為1.5m。

檢測(cè)到?jīng)_擊危險(xiǎn)時(shí)，當(dāng)用大直徑鉆孔卸壓解危的效果不明顯時(shí)，采用爆破卸壓的方式，在進(jìn)行巷道幫部卸壓時(shí)，炮孔和巷道底板的間距為1-1.5m，平行于煤層的傾向，孔深為15-20m，直徑為45mm,孔間距為5m,也可以利用鉆屑監(jiān)測(cè)孔的方式進(jìn)行爆破，爆破的順序?yàn)閺木蜻M(jìn)頭后方開(kāi)始向外進(jìn)行爆破，這樣可以將高應(yīng)力集中區(qū)域逐漸向外轉(zhuǎn)移，從而可以遠(yuǎn)離掘進(jìn)面。進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，若果發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)迎頭前方具有沖擊危險(xiǎn)源時(shí)，要在工作面的正前方施工3個(gè)鉆孔，實(shí)現(xiàn)爆破卸壓，鉆孔的直徑為45mm,孔深的距離為15-20m,封孔的長(zhǎng)度不應(yīng)小于7m。

4、應(yīng)用效果

在采用卸壓和解危技術(shù)措施后，檢驗(yàn)的方法通常采用鉆屑法，鉆孔的直徑為42mm,孔深的距離為9m,孔間距為5m,孔距離底板的距離為1.0-1.5m,進(jìn)行單排布置，一組的鉆孔一般6-7個(gè)，方向?yàn)榇怪毕飵偷奈恢?，進(jìn)行檢驗(yàn)的目的主要是檢測(cè)鉆孔的鉆屑量，另外要記錄好孔內(nèi)沖擊和卡鉆的情況。

一般在煤炮的位置進(jìn)行實(shí)測(cè)，得出的數(shù)據(jù)就是臨界值，在一盤(pán)區(qū)回風(fēng)大巷進(jìn)行鉆屑煤粉測(cè)定，得出在鉆孔1-2m處的煤粉量為3.24kg/m，在鉆孔3-5m處的煤粉量為4.31kg/m，在鉆孔6-9m處的煤粉量為4.31kg/m。對(duì)一盤(pán)區(qū)回風(fēng)大巷卸壓后進(jìn)行實(shí)測(cè)，得出在孔深1-9m處的煤粉量分別為1.62kg/m、1.66kg/m、1.78kg/m、1.84kg/m、1.93kg/m、2.02kg/m、2.21kg/m、2.43kg/m、2.62kg/m，各巷道的煤粉含量都達(dá)標(biāo)，卸壓效果比較好，可以有效的防治掘進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓的產(chǎn)生。

5、結(jié)語(yǔ)

本文主要分析采用鉆孔卸壓和爆破解危的技術(shù)手段來(lái)綜合治理該煤礦的沖擊地壓情況，利用鉆屑法進(jìn)行了效果檢驗(yàn)，從監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可知，卸壓效果良好，粉煤量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，為掘進(jìn)工作面的安全運(yùn)行提供了保障。

[1]潘立友，段大勇，張振揚(yáng).深部巷道留底煤區(qū)域沖擊地壓機(jī)理與防治[J].煤炭技術(shù)，2016

[2]齊慶新，竇林名.沖擊地壓理論與技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.