关于掘进巷道防冲击地压技术优化研究

关于掘进巷道防冲击地压技术优化研究

来敬波

山东济宁运河煤矿有限责任公司   山东济宁   272000

摘要:矿井在开展采掘作业的过程中，不同程度的会发生冲击地压灾害影响，如果不能及时有效的采取措施，会造成煤矿开采作业的安全事故，给企业的正常生产经营带来不利影响。冲击地压是由一定强度和能量的煤层应力集中产生的，并伴随着振动现象发生。煤岩体发生塑性变形，煤体出现大面积破碎、应力集中是冲击地压发生的主要原因。煤岩冲击地压是一种突发性强、破坏范围大、能量高、破坏程度大的动力灾害，其不但会造成巷道变形严重，还会造成设备损坏、人员伤亡等事故发生。因此，加强对掘进巷道冲击地压防治工作就显得尤为重要。本文就掘进巷道冲击地压防治技术进行分析，以期为类似煤矿企业提供参考。

关键词:掘进巷道；防冲击地压技术；优化对策

冲击地压是一种突发性强、破坏范围大、能量高、破坏程度大的动力灾害，随着我国经济的发展，煤炭需求量越来越大，煤矿企业的生产规模也越来越大。在煤矿企业中，掘进巷道是采掘工作面和运输巷道的总称。掘进巷道是在掘进工作面前方一定距离内形成的巷道系统。巷道一般处于应力集中区或应力集中点附近，当掘进工作面前方煤岩体应力达到一定值时，就可能诱发冲击地压，造成严重灾害事故。随着我国煤矿开采深度增加，煤层倾角和埋深增加，煤岩体抗压强度降低，容易发生冲击地压事故。

1工程概况

在进行该矿井掘进巷道作业时，受到多层软硬互层煤结构的影响，导致巷道掘进过程中容易发生冲击地压事故。7300工作面位于-490m水平，顺槽设计长度为716m，断面形式为矩形。巷道煤层厚度平均为6.3m，煤层倾角为2°~23°，顶板最大厚度约为3m，底板最大厚度约为3m。在进行掘进作业时，工作面上覆岩层受构造应力影响形成应力集中现象。另外，煤层中还存在一定的非构造应力。

在进行掘进作业时，工作面回风巷的存在受到多层软硬互层煤结构的影响，使得工作面回风巷的顶底板及两帮围岩受到应力集中现象的影响。该矿井属于低瓦斯矿井，但其煤层瓦斯含量较低。在进行巷道掘进作业时，其顶底板及两帮围岩受到采动应力影响发生变形现象。顶板主要是由中细砂岩及粉砂岩组成的碎裂岩类岩石，其岩性较为松散；而两帮主要是由粗砂岩和中砂岩组成的碎裂岩类岩石，其岩性较为坚硬。另外，工作面底板主要是由粉砂岩、泥岩、页岩、煤层及煤层上覆岩层组成的碎裂岩类岩石，其岩性较为坚硬。

1.2冲击地压的评价范围分析

7300工作面是位于矿井七采区，两侧受7301、7302采空区影响，结合现场工作，对影响工作面冲击地压的客观条件进行了较为详尽的分析，具体包括以下几点：一是由于这一工作面采取刀把式的布置方式，因此在工作面中会产生缩面的问题，在某种程度上，由于存在着缩面问题使得缩面段的巷道在应力比较集中的位置，从而导致冲击地压的发生。二是工作面位于F10逆冲大断层上盘，这类断裂层冲击地压的影响很大，因此，F10断层的存在将直接影响到7300工作面的实际冲击矿压。三是由于这一工作面的巷道受7301、7302工作面采空区的影响，因此，当7300工作面末采及临近中间巷回采时，同样会产生高的叠加应力，造成巷道蠕动变形量增大，诱发冲击地压的风险显著增大。四是这一工作面内还存在着南张向斜褶曲构造，这个构造的实际应力对开采时可能产生的冲击地压的影响也会很大。总之，断裂、煤柱、覆岩空间结构等也是制约7300工作面掘进、回采过程中发生冲击地压的主要原因。其中F10断层是造成7300工作面冲击矿压的重要原因。

1.3评价结果分析

在此基础上，结合现场实际的冲击伤害指标，对7300工作面的冲击风险进行了深入的分析，并对其进行了深入的分析。

2掘进巷道防冲击地压技术的优化对策

2.1正前卸压钻孔卸压

一般的冲击危险区域为：7300工作面上、下巷向前推进15m，施工深度为20m的卸压钻孔，钻孔孔的直径150 mm，距离巷道的底部有0.5-1.5m，在掘进工作面前方、实体煤方向进行卸压。在中度的冲击危险区域：在掘进工作面的前方，进行加密卸压，卸压钻孔深度不小于20 m，贯通区域施工“五花”卸压钻孔，钻孔距巷道底板0.5 m-1.3 m，孔径150 mm。在一定程度上，卸压钻孔的超前深度和卸压保护带的距离必须符合相关规定。

2.2煤层的预注水

2.2.1超前布置高密度注水孔，对作业面前方煤岩体实施高压预注水。

为防止施工期间发生冲击地压问题，在掘进期间，采取对防冲重点区域进行煤层注水的措施软化煤体。在掘进巷道的前方煤岩体布置孔径大、高密度、大间距、大直径的注水井，并在开采前先进行高压预注水。高压注水孔位于巷道底板80 cm位置，注入孔倾角为70°，共布置17个相同的注水孔，同时，有关工作人员需注意注水孔直径为42 cm，深度为20 m，然后通过注水井对井下高应力煤柱区实施高压力预注水，确保煤柱区煤体软化。该方法的主要目标是通过高压预注水使该地区的煤体结构发生变化，使整个煤层的强度下降，进而防止发生冲击，事实上该方法是常规的卸压注水法，其既能有效地降低煤层的强度，又能在一定程度上形成煤体卸压网，有效地增强矿井的内部安全，确保工人在井下工作的安全。

2.2.2超前布设卸压钻孔并进行静压注水。

为进一步减少冲击灾害发生的概率，还需在掘进巷道中设置先进的卸压钻孔，并通过静水压注浆使煤体提前卸压、软化。和上面的高压预注水一样，同样是从掘进巷道底板往上80cm的位置打，每一孔的间距都要达到150cm，角度也要调整到45°，而且还得在20多米深的地方设置21的个大小相等的钻孔，静压注水要和高压注水一起工作，这样才能软化煤体，从而防止施工时产生冲击地压的地质灾害。静压注水的预防机理是通过人为的介入，确保煤体在软化的同时在其内部形成空隙，从而产生贯穿性裂缝，从而实现对煤体的软化与卸压。

2.3强支护分析

强支护措施是指掘进巷道在不同围岩条件下的加固施工，其实质是由断裂作用造成的带内煤区煤岩体交界部位的巷道与巷道的交错区。对断裂影响区进行研究发现，在这个掘进巷道作业面的冲击危险区域加强支护工艺，主要基于原有的锚网索、拱形钢棚的基础上增加单体液压支柱和趋向的钢带连接装置，对立柱的承载应力有一定的保证，防止柱子受力过大而发生倒柱现象。对隧道交叉口进行分析发现，从某种意义上讲，交叉口的悬挑区域很大，应力集中也相对较高。因此，需要加强掘进巷道交叉点处的支护，加大锚索与锚杆的总体密度，在巷道上方施工液压台棚顶时，采用绞合式顶梁可加强顶板，强化巷道薄弱部位的承载能力。

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。

现场施工人员在进行巷道掘进时，不但要软化煤体，也要注意其支护技术，由于存在着冲击地压的安全隐患，现场施工人员必须选择合适的材质，提高成巷的支护水平，提高其稳定性，所以，现场施工人员应采用可缩U型钢棚棚支护，对其进行二次加强支护，加强巷道维护，提高支护强度，减少一次成巷的开挖截面，确保防冲安全。

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。

现场施工人员既要注重二次成巷工艺，又要强化支架的支撑，除了常规的支护外，要增加防冲击的巷道水力支护，这种支护方法适用于高应力煤层区域。中等冲击危险区域采用高强锚杆配合让压环、，以此来增强整体的抗压强度，防止发生冲击地压，保障工人的人身安全。

3结语

冲击地压是煤矿生产过程中的一种严重威胁，影响着煤矿企业的生产效率和安全运行，因此，必须要加强对其的防治。煤矿企业要不断加强对矿井冲击地压灾害防治工作的重视程度，在进行巷道掘进作业时采用合理的技术措施进行防治；并加强对矿井冲击地压灾害防治工作的管理力度，建立健全矿井冲击地压灾害防治体系；还要不断提高煤矿企业职工队伍素质，促进煤矿企业生产效率和安全运行。

【参考文献】

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