深部开采孤岛工作面冲击地压防治研究.pdf

2 0 1 3 年 第3 期 童 蝮差 斜l技 1 8 9 面顺槽围岩的应力集 中程度升高， 增大 了冲击 的危险 性 。 通过综合 比较分析， 认为 3 1 0 8工作面冲击地压危 险状态等级评定为中等冲击危险性 偏强 。 1 ． 2冲 击地压 发 生可 能性 指数评 价 1 采动应力场分布规律 3 1 0 8 工作 面采 深 7 3 0 m， 则最 大 应力 为 2 ． 52 ． 0 7 3 0 3 6 ． 5 M P a ， 而煤层单 向抗压强度为 2 0 MP a ， 应力 比达 到了 1 ． 8 2 5 ， 超 过 了发 生 冲击 地压 的基 本 应力 水 平 。 2 计算应力和冲击倾 向性各 自对“ 发生冲击地 压 ” 事件 的隶 属度 经计算 ， 在 3 1 0 8工作面小面煤柱区域， 可能性指 数 U 0 ． 9 6 6 ， 在其它条件具备时可能发生冲击矿压。 一 般认为在不考虑特殊的煤柱应力集 中条件下 ， 则发生冲击地压的临界采深 H， c [ c ] ／ k r 1 ． 5 2 0 ／ 2 0 ． 0 2 5 6 0 0 m。 目前 3 1 0 8工作 面 已经超过 临界 采深， 工作面周围的复杂条件， 采空区、 煤柱区域及构 造和断层等因素影响， 如果不提前采取防治措施， 具有 发生冲击地压的危险。 2 3 1 0 8工作 面 冲击 危险 多因素 耦合 评价 2 ． 1 3 1 0 8工作面煤岩结构与冲击地压关系评价 根据诱发冲击危险的关键岩层分布及其与煤层位 置的关系， 随着工作面的回采， 根据工作面的开采经 验 ， 老顶的初次来压步距大约在 3 5 4 5 m的范围内， 则 由其引起危险区域。 随着 工 作 面 回 采 到 范 围 为 8 0～1 1 0 m，1 4 0～ 1 8 0 m， 2 0 0～ 2 4 0 m， 进入工作面见方， 双工作面见方， 三 工作面见方阶段 ， 由于坚硬岩层在破裂或滑移过程中， 有大量的弹性能突然释放， 在一定条件下会诱发冲击 地压。应将见方阶段处划为危险区域。 2 ． 2 3 1 0 8工作 面地质 构造 与 冲击地 压 关 系评 价 3 1 0 8 工作面煤岩总体趋势东高西低 ， 在皮带巷道 掘进过程中， 首先会遇到落差可达到 3 0 m的大断层 F 3 和 F 2的交汇处 ， 此区域较危险， 有诱发冲击地压的可 能性 。 2 ． 3 覆岩 空间结构 运 动与 冲击地 压 关 系评 价 随着工 作面的推进 ， 工作面周 围形成 3个 采空 区 ， 3个采空区老顶上方的岩层 已连成一片， 形成 了一个 近似“ C ” 型的空间结构 ， 出现应力叠加而产生集中， 就可能诱发煤岩动力灾害。此时工作面的超前支承压 力影响距离是普通工作面的 2 ～ 3倍 ， 支护很困难。 2 ． 4 3 1 0 8工作 面冲 击地压危 险 性的多 因素耦合 评价 与危 险 区划分 根据以上对冲击地压危险性的多因素评价， 对危 险区域位置 、 危 险程度进行叠加 。通过 叠加 ， 将这些 危 险区域划分为 四类 。见表 1 。 3 3 1 0 8工作 面冲 击地 压危 险性评 价 的防治对 策 1 当 3 1 0 8工作面推进至距已采空的 3 1 0 9采空 区还有4 0 m左右时， 工作面进入一般危险区域， 为防止 冲击地压的发生 ， 应该在顺槽两旁打卸压钻孔进行卸 压。施工方案 孔径 1 2 0 m m， 孔深 l 5～2 0 m， 方 向垂直 煤壁 ， 孔间距 1 0 m。 表 1 3 1 0 8工作面 冲击危 险影响 区划分 危险区编号 距离开切眼范围 m 引起冲击的主要原 因 危险程度 l 3 5 ～ 4 5 初次来压影响 一般危险 区 2 6 o～ 8 0 3 1 0 9采空区影 响 一般危 险区 3 1 0 8 工作面 3 8 0～ 1 l O 中高度危险区 采空区见方 4 l 4 0 1 8 0 双工作面见方 高度危险区 5 2 C 0～ 2 4 0 三工作面见方 特别危险 区 向斜翼部和轴部 6 1 8 0 2 2 0 一般危险区 应力集中区 7 2 3 0 2 7 0 断层与顶板耦合影响 特别危险区 8 3 6 O～ 3 9 0 断层影响 一般危险区 9 l 1 0 4 4 o C型空间结构影响 一般危险 区 当3 1 0 8工作面推进至工作面见方 双工作面见方 以及由断层与顶板耦合影响引起的高度危险区域以及 特别危险区域时， 应力特别集 中， 很容易诱发冲击地 压 ， 此 时进行 的卸压施工方案为 孔径 1 2 0 ra m， 孑 L 深 2 0 m， 方 向垂直煤壁 ， 孔 间距 2 ． 5 m。 当3 1 0 8 工作面推进至由断层影响及 向斜翼部和 轴部应力集中区所产生的一般危险区域时， 此时的卸 压方案为 孔径 1 2 0 ra m， 孑 L 深 1 5 ～ 2 0 m， 方 向垂直 煤壁 ， 孔 问距 1 0 m。 2 回采过程 中要采 用钻屑法对 大直径 钻孔 卸压 效果进行检验。当钻孔每 m钻屑量低于预警值时， 掘 进工作 面可 以正 常施工 。 3 工作面回采过程中， 采用钻屑法进行冲击地 压的监测预警， 从而构成“ 冲击危险性评价危险区 预处理开采过程中监测预警冲击危险性和卸 压效果检验冲击危险工作面安全管理” 的防冲技 术体 系。 参考 文献 [ 1 ] 窦林名 ， 何烨， 张卫东 ．孤岛工作面冲击矿压危险及其控制[ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 o 3 ， 1 1 [ 2 ] 侯玮 ， 姜福兴 ．三面采空综放采场“ c ” 型覆岩 空间结构及其矿压 控制[ J ] ．煤炭学报 ， 2 o o 9， 3 3 1 0～3 1 4 [ 3 ] 孙利辉 ．断层 孤岛煤柱轻放 工作面矿压 显现规律研 究 [ D] ．河 北工程大学 ， 2 0 o 8 [ 4 ] 荆升国， 谢文兵， 赵晨光．孤岛综放工作面沿空掘巷围岩变形因 素研究[ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 0 3 ， 0 5 [ 5 ] 姜福兴， 王同旭， 潘立友等 ．矿山 力与岩层控制[ M] ， 北京 煤炭工业出版社 ． 2 0 0 4 [ 6 ] 侯玮 ， 姜福兴 ．深部煤层 冲击矿压防 冶技术研究 [ J ] ．煤炭工程 ， 2 0 0 8． 8 6 3～6 4