浅谈冲击地压危险区域治理

浅谈冲击地压危险区域治理

衣庆波

黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鹤岗矿业公司峻德煤矿黑龙江鹤岗154111

摘要：峻德煤矿3、17、21、33-1层煤为强冲击煤层，9、22、23、30层煤为弱冲击煤层，所有主力煤层都具有冲击倾向性，可见峻德煤矿冲击地压灾害严重，治理冲击地压灾害，特别是危险区域治理关乎企业的可持续发展。

关键词：冲击地压；危险区域；评估预判；解危治理

峻德煤矿随着开采深度的增加，冲击地压煤层日益增多，灾害程度日趋严重。峻德煤矿3、17、21、33-1层煤为强冲击煤层，9、22、23、30层煤为弱冲击煤层，所有主力煤层都具有冲击倾向性。峻德煤矿多次发生冲击地压灾害，不仅给企业带来严重的经济损失，还给矿工的身心造成重大伤害。峻德煤矿现开采的三水平北17层三四区一段顶分层冲击地压灾害严重，工作面存在多处严重冲击危险区域，现该工作面已安全采过4个严重危险区域，通过对冲击地压危险区域治理和成功开采，峻德煤矿对冲击地压危险区域治理积累了一定成绩和经验，现我以最危险区域为例，浅谈冲击地压危险区域治理。

一、工作面概述

三水平北17层三四区一段顶分层，工作面走向长1637m，倾斜长168m，煤厚12m，顶分层采高3.5m。该工作面位于三水平北17层三四区一段，上部是二水平北17层采空区，区域北部留有分区煤柱一处，下部未开采。工作面上覆邻层为11层煤，层间距117~191m；下伏邻层为21层煤，层间距95~126m。二水平北17层三四区三段工作面于2009年回采完毕，遗留停采煤柱一处。工作面中部正上方有

二、最危险区域应力场介绍

3.15停采线向前200m，以9层孤岛煤柱为主应力、区段煤柱应力-自重应力-坚硬覆岩运动应力、构造应力、三四角门为辅应力，主应力以及辅应力相互作用使该区域处于高应力集中区。该区域自掘进开始发生4次冲击地压，每次冲击地压都对设备、巷道造成严重破坏。

三、应力分布情况

选择合理的卸压方式，首先确定工作面应力带，峻德煤矿通过KJ550应力在线监测系统、钻孔排粉量，确定该面应力集中带有两条，分别为13m-20m，27-33m。

四、卸压前监测情况

卸压前KJ550应力在线监测系统监测到该区域应力较大，多组应力计达到红色预警。

附图3：卸压前KJ550应力在线监测系统云图

五、治理措施及作用

峻德煤矿使用顶板走向断顶措施、顶板倾向断顶措施、两道煤层大孔径卸压措施、煤层注水措施、煤层断底措施和工作面卸压措施，对该区域进行卸压，使危险区域应力由高应力区变成低应力区，使危险区域变成能够保证安全生产的安全区域，确保工作面安全回采。

一大孔径卸压

1、上、下帮煤层大孔径

在回风道、机道两帮进行大直径钻孔卸压。除回风道上帮外，施工长度25m，孔径153mm，钻孔间距1.5m。回风道上帮施工的卸压钻孔的终孔位置与上段采空区留6m保护煤柱。

2、底板煤层大孔径

对该区域两道底板进行大孔径卸压，每3m施工一行大直径卸压钻孔，每排3个钻孔，孔间距1m，倾角-30°，孔径153mm，孔深以见底板为准。

此项措施主要为了释放煤柱影响区域内的高应力，将煤体所承受应力降到安全值，以保证恢复生产的安全。

二煤层断底

1、上帮断底

在回风道上帮及机道上帮沿走向方向，每1.5m施工一个底板断底钻孔，倾角-30°，方位垂直上帮，孔径153mm，钻孔长度以见底板为准，装1KG火药进行爆破，实现上帮侧断底。

2、下帮断底

在回风道下帮及机道下帮沿走向方向，每1.5m施工一个底板断底钻孔，方位N54°（与巷道成45°夹角），长度25m，孔径153mm，装药后进行爆破，实现下帮侧断底。

该项措施根据内力场的致灾机理，确定对底煤进行断底处理，提前对底煤进行断底，使底煤不能够承受水平应力积聚能量，使应力向深部转移，避免底煤失稳冲击。底煤的完整性被破坏后，失去传递应力的作用，从而防止底煤形成压杆结构因应力过大而屈曲冲击。

三顶板走向断顶措施

在上、下两道沿走向方向，每5m施工一个走向顶板预裂钻孔，孔深30m（法线距离24.75m），孔径75mm，倾角75°，装药10m爆破。

此项治理措施的作用是切断本段与上段（下段）的悬臂梁，避免上下两段联动造成顶板大面积来压；

顶板倾向断顶措施

风道倾向断顶：沿走向方向每隔15m施工一组倾向顶板预裂钻孔，每组2个钻孔，孔径ф75mm，方位N99°（垂直下帮）。所有钻孔的终孔位置在同一竖面且同一层位上（距煤层顶板法线距离24.75m），每孔装药长度8.3m爆破。

扇形顶板预裂钻孔技术参数

此项治理措施作用是缩小顶板来压步距，避免悬顶面积过大。

五煤层注水措施

在上、下两道沿走向方向风道10m、机道15m施工一个煤层注水钻孔，孔深30m，倾角沿煤层倾向方向一致，孔径75mm，使用封孔器封孔，进行煤体软化注水，注水时间不低30天。

此项措施作用是软化煤体，增加煤体的可塑性。

六工作面卸压

工作面恢复生产前在工作面上部距回风道25m、下部距机道25m范围内，施工大孔径卸压钻孔。钻孔开孔尽量靠近底板，与工作面煤壁夹角80°，仰角3°，孔深50m，孔径75mm，孔距0.5m。

此项卸压措施的作用是两道卸压不能满足安全生产时，采用工作面卸压使整个开采及开采影响区域处于低应力区。

七特殊区域合理选择卸压方式

原回风反上以北120m施工下帮大孔径钻孔时，卡钻明显，排粉量较多（最多一个孔排粉30吨），经分析，该区域压力较大，卸压时应加密施工钻孔，施工时以排粉为主，以施工至动力现象消失，排粉正常为准。

八卸压后监测情况

经过反复卸压，该区域KJ550所有应力计都低于临界值。

通过上述卸压方法，我矿安全采出三水平北17层三四区一段4个危险区域，根据卸压方法和取得的成绩，我总结出治理危险区域首先要确定危险区域应力源，其次根据应力源采用适当的方式寻找压力分布带，最后采用多种卸压方式相结合来治理应力源和压力带，使高应力区变成底应力区，使危险区域变成能够保证安全开采的安全区域。