張金彪 劉明顯 馬 偉

（山東省七五生建煤礦，山東 微山 277606）

1 工作面概況

山東七五生建煤礦3下128工作面位于-624水平北一采區(qū)東部，東側(cè)為張莊逆斷層（H=0～30m），西側(cè)為F3-1斷層（H=8.6m）和3下126工作面采空區(qū)，南部靠近北一回風巷，北側(cè)為采區(qū)邊界；工作面上部為3上311工作面采空區(qū)，但是本工作面并不完全位于上部采空區(qū)下，切眼一部、軌道巷一部、運輸巷大部位于上部采空煤柱之下，即位于上部高應力煤柱區(qū)影響范圍內(nèi)。如圖1所示。本工作面地面標高約+38.9～ +39.2m，井下標高約-590～ -630m，埋深約630～670m；工作面運輸巷長約578m，軌道巷長約627.6m，切眼長46m。

3下128工作面屬于深部高應力煤柱區(qū)影響下的斷層夾持型工作面。與實體工作面或沿空工作面相比，深部高應力煤柱區(qū)影響下工作面受上部采空煤柱高應力、本層采空高應力和斷層高應力疊加影響，沖擊地壓危險性更高。

圖1 3下128工作面平面圖

2 工作面沖擊危險性分析

2.1 工作面沖擊影響因素分析

（1）煤層及頂?shù)装寰哂腥鯖_擊傾向性

3下128工作面所處的3下煤體單軸抗壓強度為15.645MPa，具有弱沖擊傾向性；煤層頂、底板均具有弱沖擊傾向性。

3下128工作面煤層及頂?shù)装寰邆浒l(fā)生沖擊地壓的沖擊傾向性條件。

（2）開采深度較大

3下128工作面埋深630～670m。就埋深而言，工作面已具備沖擊地壓發(fā)生的深度條件。

（3）工作面位于上部工作面煤柱之下

3下128工作面上部為3上311和3上128工作面采空區(qū)，但是本工作面部分巷道位于上部采空區(qū)之外的煤柱之下，處于煤柱高應力影響范圍，存在較大沖擊地壓危險。

（4）覆巖運動的影響

3下128工作面基本頂為中砂巖，回采過程中頂板劇烈活動時，即基本頂初次破斷及工作面“見方”等階段，沖擊危險性較大，需要對其進行重點監(jiān)測，提前采取鉆孔卸壓等處理措施，確保工作面避免發(fā)生頂板動力危害及頂板運動誘發(fā)的沖擊地壓災害。

（5）存在斷層構(gòu)造

3下128工作面東西兩側(cè)被F3-1斷層（H=8.6m）和張莊斷層（H=0～30m）所切割和夾持形成應力孤島；并且工作面順槽掘進期間，揭露16條斷層。

在工作面接近斷層期間可能會出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，從而增加工作面沖擊地壓危險。

2.2 工作面沖擊危險區(qū)域劃分

通過對3下128工作面地質(zhì)和開采條件的分析，進行了工作面沖擊危險區(qū)域的劃分，為后期防治沖擊地壓措施提供依據(jù)。圖2中①、③、④、⑥、⑦為受上部煤柱和斷層影響的強沖擊危險區(qū)，②、⑤為分別受斷層和埋深影響的中等沖擊危險區(qū)。

圖2 工作面沖擊危險區(qū)域劃分圖

3 沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)

3下128工作面采用以微震法、應力監(jiān)測法和鉆屑法相結(jié)合的沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)進行工作面沖擊地壓的預測、監(jiān)測和預報。

3.1 微震監(jiān)測

在3下128工作面安裝了KJ551微震監(jiān)測系統(tǒng)，微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠捕捉巖體破裂事件，并能夠?qū)劝l(fā)事件進行準確定位。根據(jù)微震事件的分布規(guī)律，判斷頂板運動情況和支承壓力的位置，進而根據(jù)頂板破斷情況和高應力區(qū)與煤壁的相對位置關(guān)系對沖擊地壓進行區(qū)域性預警。兩巷分別安裝3個微震檢波器，其中保持每巷1個底板、2個頂板。每個微震檢波器相距60～150m，根據(jù)工作面推采進度進行向外挪移，微震監(jiān)測線路應避開供電供液設備。監(jiān)測到的微震事件及時分析、總結(jié)，形成日報表，判斷沖擊危險程度。

圖3 微震監(jiān)測設備布置圖

3.2 沖擊地壓實時監(jiān)測

3下128工作面軌道巷、運輸巷從掘進開始，安裝KJ21煤體應力計，形成沖擊地壓實時監(jiān)測系統(tǒng)，做到對整個工作面進行全面實時監(jiān)測。組間距30m，每組傳感器水平方向分別安裝淺孔應力計（8m）和深孔應力計（14m），兩個應力計相距3m，觀測該區(qū)域煤體在靜態(tài)和在動壓影響（工作面采動影響）下的應力變化情況，結(jié)合鉆屑法等綜合監(jiān)測沖擊地壓危險性。

3.3 鉆屑法監(jiān)測

鉆屑法是通過在煤層中鉆直徑Φ42～45mm鉆孔，根據(jù)鉆孔在不同深度排出的煤粉量及其變化規(guī)律以及有關(guān)動力現(xiàn)象判斷沖擊危險的一種方法。主要進行沖擊危險性檢測檢驗。

4 沖擊地壓防治技術(shù)

3下128工作面采用以大直徑鉆孔卸壓、加強順槽支護和超前支護、危險區(qū)域主動防護為主的沖擊地壓防治技術(shù)。

4.1 主動強預卸壓技術(shù)

根據(jù)3下128工作面沖擊危險性評價，對中高度沖擊危險區(qū)開展超前預卸壓鉆孔技術(shù)。對巷道兩幫實施大直徑鉆孔，孔徑110mm，鉆孔深度20m，孔間距為中度危險區(qū)3m，強危險區(qū)2m，鉆孔距離底板一般0.5～1.2m，緊跟掘進工作面施工?；夭汕?，超前200m對巷道兩幫加密實施鉆孔卸壓。

4.2 主動強支護技術(shù)措施

4.2.1 3下128工作面巷道支護

工作面兩順槽采用錨網(wǎng)索帶支護，錨桿Φ20×2400mm無縱肋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距均為900×900mm；錨索采用規(guī)格為Φ17.8×6200mm預應力鋼絞線，間排距為1800×1800mm，錨固到砂巖層中的長度不小于1.5m。

4.2.2 兩巷超前維護距離

工作面兩巷超前加強支護。其中強危險區(qū)域超前100m，中等危險區(qū)采區(qū)80m，布置3排支護，一梁一柱，柱距1.2m，單體支柱初撐力為114kN（12MPa）。在單體中部使用連接桿，上端拴防倒繩。

4.3 危險區(qū)域采取主動強防護措施

（1）沖擊危險管理區(qū)域錨桿、錨索要采取防崩措施，錨桿、錨索端頭用12#鐵絲擰緊固定在W型鋼帶或鐵絲網(wǎng)上。

（2）迎頭向外150m范圍為沖擊危險區(qū)域，必須實行掛牌管理，在起始點明顯位置設置攔繩網(wǎng)懸掛沖擊危險區(qū)管理警示牌和限員管理牌。

（3）沖擊危險區(qū)人員嚴禁摘掉安全帽，必須系好帽帶；不得坐在巷道底板或物料上休息，不得扎堆休息；不得在以下地點逗留：巷道高度不夠處、人行道安全間隙不夠處、錨桿失效或支護薄弱地點、錨索下方、設備或物料附近、靠近鐵質(zhì)管路處。

（4）現(xiàn)場掛牌標注中等、強沖擊危險區(qū)域。強沖擊地壓危險的區(qū)域不得存放材料和設備；巷道內(nèi)雜物應當清理干凈，保持行走路線暢通；對沖擊地壓危險區(qū)域內(nèi)的在用設備、管線、物品等應當采取固定措施，管路應當?shù)鯍煸谙锏姥€以下，并采取固定措施。

（5）采用遠距離供電供液，供電供液設備安裝于集中進風巷內(nèi)，不受采動影響。

（6）工作面兩順槽必須設置壓風自救系統(tǒng)。應當在距工作面25～40m的巷道內(nèi)至少設置1組壓風自救裝置。

（7）沖擊地壓礦井必須制定采掘工作面沖擊地壓避災路線，繪制井下避災線路圖。沖擊地壓危險區(qū)域的作業(yè)人員必須掌握作業(yè)地點發(fā)生沖擊地壓災害的避災路線以及被困時的自救常識。

4.4 效果檢驗

施工卸壓鉆孔后，密切注意微震監(jiān)測數(shù)據(jù)、應力計監(jiān)測數(shù)據(jù)和鉆屑量，觀察微震事件頻次與能量是否降低，應力計監(jiān)測值是否降低到預警值以下，輔以鉆屑法檢驗，檢驗范圍包括沖擊危險區(qū)及上下30m范圍，每15m施工一個煤粉監(jiān)測孔，如果檢測指標超過預警值時，必須進行二次卸壓，直至排除沖擊危險。

實施鉆孔卸壓等一系列沖擊地壓防治措施后，微震法、應力在線法和鉆屑法監(jiān)測均未超過警戒值，說明卸壓效果良好。

5 結(jié)論

（1）通過對3下128工作面地質(zhì)和開采條件的分析，得到工作面沖擊地壓主要影響因素為：煤層及其頂?shù)装寰哂腥鯖_擊傾向性、開采深度較大、工作面位于上部工作面煤柱之下、覆巖運動的影響、存在斷層構(gòu)造。并將工作面劃分為5個強沖擊危險區(qū)域和2個中等沖擊危險區(qū)域。

（2）制定了微震法、應力監(jiān)測法和鉆屑法相結(jié)合的沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)，建立了以大直徑鉆孔卸壓、加強順槽支護和超前支護、危險區(qū)域主動防護為主的沖擊地壓防治技術(shù)體系。

（3）通過工作面沖擊地壓監(jiān)測和防治技術(shù)的實施和效果檢驗，實現(xiàn)了工作面安全無沖擊回采，為類似條件下工作面沖擊地壓的防治提供了參考。