李善斌

摘 要：沖擊地壓是煤礦開(kāi)采工作中的一種常見(jiàn)災(zāi)害，其類(lèi)型屬于煤巖體動(dòng)力災(zāi)害，在煤礦的開(kāi)采強(qiáng)度和開(kāi)采深度提升的同時(shí)，其發(fā)生概率也會(huì)隨之提升。在近距離煤層的開(kāi)采工作中，上部煤層開(kāi)采對(duì)下部煤層巷道位置的確定和開(kāi)掘時(shí)間的確定是該項(xiàng)工作中的巨大挑戰(zhàn)。由于煤層應(yīng)力作用雙重疊加，導(dǎo)致能量累計(jì)過(guò)大，會(huì)使沖擊地壓的危害更加明顯。鑒于此種情況，下文中筆者將對(duì)近距離煤層沖擊地壓防治技術(shù)進(jìn)行研究分析，從而在根源上解決此類(lèi)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：近距離煤層；沖擊低壓；防治技術(shù)；研究

引言

沖擊地壓是煤巖體中累積的應(yīng)變能突然釋放而產(chǎn)生的一種危害性能量，尤其是在近距離空間交叉煤礦采場(chǎng)當(dāng)中，上部采場(chǎng)在向下部煤層巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，掘進(jìn)迎頭處的煤體上部應(yīng)力強(qiáng)度增加，在能量聚集到一定程度時(shí)就會(huì)造成煤體的損壞，掘進(jìn)巷道迎頭處的松動(dòng)煤體會(huì)噴出，進(jìn)而造成嚴(yán)重的人員傷亡。因此為保證煤礦開(kāi)采的安全性，必須通過(guò)有效手段，防止沖擊地壓對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程中所帶來(lái)的危害。

一、近距離煤層開(kāi)采的具體部署

在煤礦開(kāi)采工程的上部工作面布置工作中，要注意上部的煤層工作面對(duì)下部煤層工作面的保護(hù)作用。如果煤礦開(kāi)采區(qū)的煤層存在斷層狀況的話(huà)，就會(huì)增加沖擊地壓的危險(xiǎn)程度，因此在進(jìn)行下部煤層工作面的布置和開(kāi)采工作時(shí)，要結(jié)合上部煤層工作面的位置和強(qiáng)度，進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，從而對(duì)布局位置和開(kāi)采關(guān)系進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化。具體的布置工作可以分為以下幾個(gè)方面：

1.工作面巷道的布局工作

工作面巷道的布局工作主要遵循兩個(gè)原則。一是空間合理性，在對(duì)工作面煤層進(jìn)行下行開(kāi)采是，上部工作面在回采工作結(jié)束之后會(huì)向下部煤層工作面?zhèn)鬟f一種卸壓的作用力。鑒于這種情況，工作人員在上部工作面回采完成之后會(huì)留下具備一定寬度的煤柱。一般來(lái)說(shuō)，煤柱的底部區(qū)域?yàn)樵鰤簠^(qū)，其應(yīng)力應(yīng)當(dāng)大于原巖應(yīng)力，同時(shí)在采空區(qū)的下半部分為卸壓區(qū)，應(yīng)力應(yīng)當(dāng)小于原巖應(yīng)力。在實(shí)際的操作當(dāng)中，為了使下部煤層的工作面始終處于低應(yīng)力狀態(tài)，相關(guān)工作人員需要在上部煤層工作面煤體邊緣處內(nèi)錯(cuò)一定距離來(lái)布置下部的煤層巷道，從技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，近距離煤層回采巷道的布置方式主要有三種，分別為：外錯(cuò)式布置、內(nèi)錯(cuò)式布置以及重疊式布置，具體細(xì)節(jié)如下圖所示。

二是時(shí)間合理性。在近距離下行工作面煤層開(kāi)采工作中，不僅要注重空間布局，時(shí)間上的布局同樣不可忽視，充分協(xié)調(diào)上下煤層的開(kāi)采時(shí)間，在時(shí)間上做到統(tǒng)籌規(guī)劃。在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，上下煤層的工作面不可同時(shí)進(jìn)行開(kāi)采工作。如果開(kāi)采工作量大導(dǎo)致時(shí)間無(wú)法錯(cuò)開(kāi)時(shí)，我們可以通過(guò)時(shí)間角度的合理布局來(lái)實(shí)現(xiàn)近距離煤層的同采同掘。在開(kāi)采時(shí)間關(guān)系的把控上，要確保下部工作面巷道進(jìn)行采掘工作時(shí)在上部工作面的采掘范圍之外，之后要保證上部工作面的采空區(qū)頂板具有足夠的穩(wěn)定性，在上述工序確定完畢之后，下部工作面才能夠開(kāi)始采掘工作。

2.確定相對(duì)安全距離

在近距離煤層的開(kāi)采過(guò)程中，上層煤礦的回采工作使下層煤礦分為三個(gè)區(qū)域，分別是原巖應(yīng)力區(qū)、增壓區(qū)和卸壓區(qū)，具體結(jié)構(gòu)圖如下所示。因此三者之間范圍的確定對(duì)于安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

當(dāng)近距離煤層進(jìn)行相向開(kāi)采活動(dòng)時(shí)，要合理規(guī)劃上部煤層對(duì)下部煤層的增壓作用，設(shè)置合理的安全距離，并對(duì)停掘時(shí)間進(jìn)行合理分配，如果分配不合理的話(huà)就容易造成沖擊地壓的安全事故。

同時(shí)，當(dāng)上部煤層不再影響下部煤層巷道安全時(shí)，下部煤層巷道就可以開(kāi)展掘進(jìn)工作，以空間為基點(diǎn)來(lái)推算上組煤與下組煤之間背向采掘的最小安全距離。

二、近距離煤層沖擊低壓防治技術(shù)的優(yōu)化策略

1.優(yōu)化煤層工作面的開(kāi)采布局

在防沖優(yōu)化工作開(kāi)始之前，工作人員要充分考量上煤層開(kāi)采應(yīng)力場(chǎng)的分布情況，之后對(duì)下煤層工作面進(jìn)行優(yōu)化處理，設(shè)計(jì)下煤層工作面的支護(hù)參數(shù)。從上煤層采空區(qū)側(cè)向支撐壓力的分布狀況來(lái)看，要根據(jù)下煤層避開(kāi)上覆巖層所傳遞的應(yīng)力集中特點(diǎn)，來(lái)選擇合適的巷道布置形式。一般來(lái)說(shuō)，下煤層工作面與上煤層采空區(qū)邊緣的內(nèi)錯(cuò)長(zhǎng)度不能小于5m，通過(guò)這樣的設(shè)置能夠充分保證下部巷道的穩(wěn)定性。

2.巷道斷面以及巷道參數(shù)的優(yōu)化

首先相關(guān)工作人員要著力提升巷道圍巖結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力，對(duì)巷道斷面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果巷道的斷面形狀為矩形的話(huà)，就會(huì)在巷道頂角和底角處發(fā)生損壞。鑒于這種情況，我們可以將巷道的斷面設(shè)計(jì)成梯形，這樣能夠減小頂板的暴露寬度，緩解頂板下沉的狀況，使棚梁的支護(hù)能力得到提升。此時(shí)我們可以使用礦用工字梁，將棚梁設(shè)置在相鄰兩排的錨桿之間，并將其固定在梁架當(dāng)中。在頂部使用均勻背板進(jìn)行加固，這樣可以使圍巖的抗形變能力得到提升，繼而優(yōu)化圍巖的支撐性能。同時(shí)根據(jù)煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們還可以使用支撐式柱腿來(lái)進(jìn)行加固，在兩煤層之間4m之內(nèi)的區(qū)域使用上留頂煤和下破底板巖石的方式來(lái)保證頂板的夾矸厚度，從而使頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)更加安全穩(wěn)定。

3.巷道圍巖支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化

在該項(xiàng)工作中，我們可以將圍巖的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行改變，使圍巖從兩向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)換為三向受力狀態(tài)。同時(shí)由于沖擊性地層內(nèi)巷道對(duì)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度具有非常高的要求，需要具備非常強(qiáng)大的抗沖擊能力，而在一些比較復(fù)雜的地理環(huán)境例如斷層帶、巖層蓄水區(qū)和圍巖破碎帶當(dāng)中，其圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)受到外部環(huán)境的干擾程度較嚴(yán)重，因此在這種情況下我們可以使用綜合性的支護(hù)技術(shù)來(lái)提升圍巖的整體強(qiáng)度，目前錨網(wǎng)索和U型鋼的復(fù)合型支護(hù)技術(shù)在煤礦工程中應(yīng)用比較廣泛，是一種性能極佳的圍巖支護(hù)技術(shù)，工作人員可以根據(jù)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況加以應(yīng)用。

總結(jié)

近距離煤層沖擊地壓的防治技術(shù)需要從煤層開(kāi)采的布局工作入手，并在實(shí)際采掘的過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體優(yōu)化，只有通過(guò)這種綜合性的方式。才能夠最大限度地杜絕沖擊地壓所帶來(lái)的危害。在本文中筆者對(duì)近距離煤層采掘工作的具體布局以及采掘過(guò)程中的具體優(yōu)化措施作了詳細(xì)的分析，望相關(guān)部門(mén)及工作人員能夠結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行有效應(yīng)用。

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