冲击地压防治措施在矿山的应用

屈元

甘肃省崇信县百贯沟煤业公司  甘肃省平凉市 744000

摘要：煤矿开采为国民经济建设和日常生活带来了宝贵的煤炭资源，但是煤炭的井下开采作业却存在着巨大的安全风险，冲击地压就是其中之一。这种风险一旦爆发，不仅带来财产损失，更重要的是造成严重的人员伤亡，因此必须予以防治和消除。本文以位于甘肃省的某煤矿矿井为例，详细介绍了工程概况，就巷道掘进作业以及回采作业期间对冲击地压的预防治以及解危方法进行详细论述，希望有关煤矿切实重视起来，为井下作业人员创造一个安全稳定的作业环境。

关键词：冲击地压；防治措施；矿山应用

引言：煤矿的井下开采作业，是安全风险等级较高的行业之一。煤矿生产安全重于泰山，必须以高度负责的态度做好安全防范。冲击地压是煤矿开采作业中的安全风险因素，它的危害性已经无需赘述，相关人员应在巷道及作业面提前就冲击地压做好预防治，同时采取科学措施对冲击地压进行有效消除。期间要严格遵循技术标准，选择适用工具和材料，设定准确合理的参数，确保井下作业安全无虞。

1.工程概况

以某井田为例，它位于甘肃省东部，有着黄土高原特有的地貌特点，沟谷以及梁峁纵横交错，地势忽高忽低，呈现出非常复杂的地形特征。井田西北方向梁峁上高达1712米海拔的的唐帽山是典型的石质山，地势特点是西北高东南低，总体海拔1190米到1600米不等，有接近100到250米的相对高差，其工业矿场则是比较平缓的地势。矿井开采的作业面有超前支护共2道，覆盖120米的范围，材料道由DZ-3.15规格型号的单体液压支柱，再加上适用11号工字钢共同组成，工字钢的具体尺寸结合架棚巷道的实际宽度对应选择，材料道顺着作业面朝向扶棚倾斜，如果巷道高度超高，可对应选择适用规格型号的单体液压支柱，覆盖在架棚上部的接顶为半圆木材质。运输道的支护结构，在小于等于40米的区域为内扶工字钢材质的倾向棚，从40米到120米的区域则改为在中线走向上，以2米的标准间距采取单体打带帽点柱支护，其材质为长宽厚都是200毫米的方木。

2.掘进作业防冲方法

2.1.预防治设计

综合分析目前本矿井的设备条件和实际的防冲能力，拟于掘进作业过程中冲击危险等级为中等以及弱等的区域掘进头及其后部两边的侧帮，以钻孔爆破的方式实施卸压，把上述区域煤体带来的冲击风险降到最低。钻孔爆破期间须遵循下列做法和具体参数：①迎头防治。钻孔作业的位置位于掘进头迎头区域的中心，爆破孔保证接近42到45毫米的孔径和13米的孔深，与巷道底板保证0+5到1.5米的高差，钻孔要保证和迎头面垂直。每次掘进作业的前行距离要小于等于7米，就必须进行钻孔爆破卸压一次，以此类推。原因在于应力的峰值所在位置接近6米，因此迎头的卸压保护带必须保证大于等于6米。钻孔装药方式为正向，达到3公斤的装药量，封孔保证5米的长度；②两帮防治。爆破卸压孔须和迎头保持小于等于10米的滞后距离。钻孔保证42到45毫米的孔径和10米的孔深，要和巷帮保证垂直，和巷道底板保证0.5到1.5米的高差。孔内装药方式为正向，3公斤的装药量，封孔保证5米的长度。有两个采掘作业面材料道到运输道只有9米的采煤柱间距，无须钻孔爆破作业，而且有一个作业面运输道到相邻断层煤柱只有接近9.5米的间距，也省略钻孔爆破作业。须注意冲击风险中等和弱等区域的爆破卸压孔标准间距数据分别是5米和7米。

（a）材料道0~69m段、联络巷和开切眼

（b）材料道

（c）运输道

图1工作面冲击防治措施示意图

2.2.解危方法

其中一个采掘作业面采取对煤体进行卸压爆破完成巷道解危，这样可促使煤岩体内部有卸压带生成，把支承压力的峰值转移到煤岩体的深度区域，还有少量汇聚于煤岩体内的弹性能量被释放出来，保证作业面邻近区域以及巷道达到卸压目的，避免冲击地压给采掘作业带来危险。卸压爆破的执行参数如下：钻孔作业工具可选择麻花钻以及煤粉钻，钻头规格型号是φ42毫米，炮眼呈单排排列，相互保持5米的标准间距和10米的孔深，和底板保证1.2米高差，炮眼须与煤帮垂直但与底板平行，孔内装药方式为正向，3公斤装药量，封孔保证5米长度。完成爆破须通过钻屑法对作业成效进行检测，若爆破区域内测得的钻屑量超标，或钻进作业感受到动力，须二次爆破，观测冲击风险已经消除即可停止。

3.回采作业防冲方法

3.1.预防治设计

①大孔径钻孔煤体卸压。矿井的2510作业面属于孤岛类型，对它的冲击风险中等以及弱等区域进行卸压作业，主要方式就是大孔径钻孔煤体预卸压，自始至终为作业面保证前面的有效卸压区达到150米。期间钻孔保证大于等于110毫米的孔径和25米的孔深，与巷道底板保证0.5到1.5米的高差，须垂直于煤壁。该作业面材料道与邻近的2506作业面运输道只有9米的煤柱间距，省略钻孔卸压，而且2510作业面与相邻断层煤柱只有接近9.5米的间距，也无须钻孔卸压。须注意冲击风险中等以及弱等区域的钻孔标准间距分别是2米和3米；②顶板深孔爆破。如果采掘作业面通过上述措施达不到预期的卸压成效，抑或顶板存在过于剧烈的活动，对采掘作业造成极大安全风险，须马上着手实施顶板深孔爆破作业，促使顶板发生预裂，避免其骤然破裂释放大量动能，威胁人员生命安全。结合煤矿关于冲击地压防治权威规定中，关于顶板深孔爆破卸压的规范标准，要求作业人员结合作业面顶部的来压实况、岩层物理力学性能以及邻近区域的岩层柱状图，对爆破层位进行设定，再据此对钻孔作业需要遵循的位置、长度、角度、装药量以及封孔长度等参数进行具体设定。由此可见，爆破作业的参数设置须结合矿压实况以及巷道地质条件等进行综合考量后再定，保证爆破作业能够有效预裂煤顶的硬质岩层，还要提前制定施工方案。

（a）弱冲击危险区

（b）中等冲击危险区

图2大直径卸压钻孔施工示意图

3.2.解危方法

类似2510这种孤岛类型的作业面对煤体进行卸压爆破，是主要的解危手段，这种方法可以为煤岩体内部打造卸压带，把支承压力峰值转移到煤岩体的深度区域，还有少量汇聚于此的弹性能量被释放出来，作业面邻近区域以及巷道达到卸压的预期目的，冲击地压带来的风险因素得以消除。以麻花钻以及煤粉钻等适用工具在煤帮上钻设炮眼，钻头规格型号是φ42到45毫米，保证10米钻眼深度和5米的相互间距，与底板保证1.2米的高差，呈单排排列，与煤帮垂直且与底板平行。孔内装药方式为正向，3公斤装药量，封孔保证5米的长度。完成爆破作业要通过钻屑法对卸压成效进行检测，如果爆破区域内钻屑量超标，或者钻进作业存在动力，还须二次爆破，确保冲击地压带来的风险彻底消除。

结束语：总而言之，煤矿是国家重要的资源供应地。矿井开采作业中，巷道以及采掘作业面经常面临巨大的冲击地压威胁，给现场作业人员造成极大安全风险。因此。必须采取有力措施，有效消除冲击地压。煤矿采掘作业分为掘进作业以及回采作业两种，作业期间须严格按照施工方案，结合现场实况和行业规范，对冲击地压进行预防治以及科学解危，把冲击地压带来的安全风险降到最低，确保煤矿的安全生产。

参考文献

[1]齐国庆,郭恒.秦岭隧洞岩爆防治措施研究[J].华东科技：综合,2020(4):1.

[2]吴世勇,周济芳,杜成波.基于爆破卸压地应力快速释放的强岩爆防治方法与效果评价研究[J].四川大学学报:工程科学版,2018.