孫錦華

摘? 要：該文以峻德煤礦三水平北21層三四區(qū)一段切眼掘進(jìn)沖擊地壓事故為背景，分析了上層煤遺留煤柱與該工作面寬區(qū)段煤柱疊加誘發(fā)掘進(jìn)工作面沖擊地壓的機(jī)理，提出了事故工作面恢復(fù)生產(chǎn)的沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警及卸壓解危方案，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，制定的沖擊地壓防治方案效果較好，有效保障了事故掘進(jìn)工作面的安全復(fù)產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)硬頂板? 掘進(jìn)工作面? 煤柱? 高應(yīng)力

中圖分類號(hào)：TD324.2 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）07（b）-0034-02

龍煤集團(tuán)各生產(chǎn)礦井以開采中厚煤層為主，多數(shù)礦井為煤層群開采，鶴崗、雞西、七臺(tái)河、雙鴨山集團(tuán)公司下屬礦井先后發(fā)生沖擊地壓事故，嚴(yán)重威脅企業(yè)發(fā)展，威脅員工生命。峻德煤礦為多煤層聯(lián)合開采，為龍煤集團(tuán)沖擊地壓災(zāi)害最嚴(yán)重的礦井，三水平北21層三四區(qū)一段恢復(fù)生產(chǎn)及安全開采為集團(tuán)公司中厚煤層沖擊地壓防治提供了借鑒作用，多數(shù)成果可以推廣應(yīng)用。

1? 工作面簡(jiǎn)介

工作面位置及周邊關(guān)系如下。

三水平北三四區(qū)21層三四區(qū)一段切眼上部標(biāo)高-224.2，下部標(biāo)高-303.25，設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度1637m，長(zhǎng)度169m，傾角31°，煤厚3.4m。切眼斷面12.4m2，凈高3.1m，凈寬4.0m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)。煤層直接頂為13m的灰白色細(xì)砂巖，老頂為60m的灰白色中砂巖，底板為8.5m的灰色粉砂巖。

2? 沖擊地壓事故概況

2016年9月25日3時(shí)26分，峻德煤礦北三四區(qū)21層一段切眼突發(fā)沖擊地壓。事故發(fā)生后，三水平北三四區(qū)21層一段切眼上部有34.5m被實(shí)體幫煤體整體移動(dòng)后堵嚴(yán)，造成5人遇難。

3? 沖擊機(jī)理分析

3.1 掘進(jìn)工作面周圍煤柱分布情況

根據(jù)三水平三四區(qū)北21層一段工作面同層煤及上、下層煤開采情況分析，切眼周圍存在3塊對(duì)其影響較大的煤柱，分別為切眼與北部同層煤采空區(qū)之間的15m煤柱;切眼北部13.9～31.2m的二水平北三四區(qū)17層二段對(duì)采煤柱;切眼向南101m，回風(fēng)道向下15m至回風(fēng)道向下32m的二水平北三四區(qū)17層一段和二水平北三四區(qū)17層二段階段煤柱。

3.2 切眼沖擊地壓發(fā)生機(jī)理

綜合分析，此次事故是外力場(chǎng)與內(nèi)力場(chǎng)的共同作用。17層煤遺留煤柱集中應(yīng)力為主、區(qū)段煤柱應(yīng)力-自重應(yīng)力-相鄰采動(dòng)應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力為輔形成的內(nèi)、外力場(chǎng)為沖擊地壓事故的發(fā)生提供“力源”。該切眼卸壓強(qiáng)度和支護(hù)強(qiáng)度不足，形成“弱結(jié)構(gòu)”。在內(nèi)、外應(yīng)力場(chǎng)的耦合疊加作用下，切眼附近形成高應(yīng)力場(chǎng)，在高應(yīng)力場(chǎng)的作用下，“弱結(jié)構(gòu)”失穩(wěn)造成沖擊。

4? 切眼恢復(fù)生產(chǎn)防沖方案

4.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警方案

三水平北三四區(qū)21層一段切眼掘進(jìn)工作面按強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)工作面進(jìn)行管理，切眼恢復(fù)和掘進(jìn)期間主要采用SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、KJ550應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)值超過(guò)警戒值時(shí)，采用鉆屑法進(jìn)行檢驗(yàn)，如檢驗(yàn)超過(guò)臨界值時(shí)立即進(jìn)行解危卸壓，確認(rèn)無(wú)沖擊危險(xiǎn)再恢復(fù)生產(chǎn)。

4.1.1 SOS微震監(jiān)測(cè)方案

三水平北21層一段切眼附近共安裝9個(gè)拾震儀，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鑒于該工作面發(fā)生8.22E+04J震動(dòng)事件時(shí)發(fā)生沖擊地壓事故，該面預(yù)警值定為8.0E+03J。

4.1.2 KJ550應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)方案

三水平北21層一段開切眼安裝一套應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，回風(fēng)道安裝在下幫，組間距25m，每組兩個(gè)應(yīng)力計(jì)，深度分別為6m、11m;切眼應(yīng)力計(jì)安裝在軟、硬幫煤體中，組間距25m，硬幫安裝2個(gè)，深度分別為6m、11m，軟幫安裝1個(gè)，深度8m，隨著工作面向前推進(jìn)及時(shí)安設(shè)，實(shí)時(shí)對(duì)工作面超前影響區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。切眼掘進(jìn)工作面初始安裝值定在6MPa，臨界值定在8MPa。切眼恢復(fù)時(shí)，一組及以上紅色預(yù)警停產(chǎn)、卸壓，兩組及以上黃色預(yù)警+鉆屑量超限或動(dòng)壓明顯時(shí)停產(chǎn)、卸壓。

4.2 防沖卸壓方案

4.2.1 回風(fēng)道應(yīng)力探查

回風(fēng)道破閉后，首先對(duì)回風(fēng)道兩幫進(jìn)行應(yīng)力探測(cè)，共施工19個(gè)鉆孔，其中上幫施工12個(gè)，長(zhǎng)度12m;下幫施工7個(gè)，長(zhǎng)度15m。經(jīng)過(guò)探查無(wú)沖擊危險(xiǎn)，由掘進(jìn)隊(duì)對(duì)回風(fēng)道進(jìn)行維修維護(hù)。

4.2.2 切眼沖擊段恢復(fù)方案

切眼恢復(fù)時(shí)，在恢復(fù)迎頭及迎頭后部每天在軟、硬幫各施工一個(gè)探測(cè)鉆孔，迎頭后部探測(cè)鉆孔滯后工作面6m。迎頭探測(cè)鉆孔長(zhǎng)度12m（軟幫探測(cè)鉆孔距采空區(qū)2～3m），與巷道夾角成45°，如無(wú)動(dòng)力現(xiàn)象、煤粉量不超，此孔不進(jìn)行爆破，有動(dòng)力現(xiàn)象進(jìn)行爆破卸。后部硬幫探測(cè)鉆孔孔深25m，軟幫探測(cè)鉆孔孔深10m，垂直巷道兩幫施工，鉆孔施工完后，裝3kg火藥進(jìn)行爆破。

4.2.3 實(shí)體煤段巷道卸壓掘進(jìn)方案

為保證掘進(jìn)安全，恢復(fù)至實(shí)體煤段后，先對(duì)煤體進(jìn)行大孔徑卸壓，鉆孔按扇形布置7個(gè)鉆孔，對(duì)實(shí)體煤段全面卸壓;卸壓后采用邊恢復(fù)邊治理方式進(jìn)行施工，每掘進(jìn)1.5m對(duì)兩幫及迎頭卸壓一次，保證新掘巷道和將要掘進(jìn)巷道在能夠保證生產(chǎn)的安全區(qū)域。

（1）兩幫卸壓。

在巷道兩幫每1.5m施工一個(gè)鉆孔，垂直兩幫施工，孔徑Φ113mm，硬幫鉆孔孔深25m，軟幫鉆孔12m。

（2）超前探測(cè)鉆孔。

軟、硬幫超前探測(cè)鉆孔長(zhǎng)度10m，方位與硬幫夾角45°（終孔在巷道巷道輪廓線測(cè)7m），如無(wú)動(dòng)力現(xiàn)象不進(jìn)行爆破，如有動(dòng)力現(xiàn)象，裝3kg火藥進(jìn)行爆破。

4.2.4 下部切眼恢復(fù)卸壓方案

下部切眼恢復(fù)卸壓方案與上部切眼恢復(fù)卸壓方案一致。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

本著安全第一的原則，嚴(yán)格按防治方案施工，恢復(fù)和掘進(jìn)期間微震SOS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共接收震動(dòng)653個(gè)，總能量5.3E+4J，其中四次方震動(dòng)1次，三次震動(dòng)1次，最大能量4.9E+4J，四次方震動(dòng)發(fā)生在距切眼257m采空區(qū)側(cè)，分析認(rèn)為經(jīng)過(guò)卸壓和恢復(fù)，導(dǎo)致采空區(qū)深部頂板活動(dòng)。切眼恢復(fù)和掘進(jìn)期間施工各類鉆孔329個(gè)，延綿5562m，恢復(fù)至安裝結(jié)束，工作面未有礦壓顯現(xiàn)，保證了安全生產(chǎn)。

5? 結(jié)語(yǔ)

該文以峻德煤礦三水平北21層三四區(qū)一段切眼掘進(jìn)沖擊地壓事故為背景，分析了上層煤遺留煤柱與該工作面寬區(qū)段煤柱疊加誘發(fā)掘進(jìn)工作面沖擊地壓的機(jī)理，提出了事故工作面恢復(fù)生產(chǎn)防沖方案，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，制定的沖擊地壓防治措施效果較好，有效保障了事故掘進(jìn)工作面的安全復(fù)產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王存文，姜福興，王平，等.煤柱誘發(fā)沖擊地壓的微震事件分布特征與力學(xué)機(jī)理[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（9）：1169-1173.

[2] 竇林名，何學(xué)秋.沖擊地壓防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001：88-97.