一、 概述
11#層311盤區(qū)位于同家梁礦井田西南部，盤區(qū)對應(yīng)地面為山地和溝谷，地面高程為1338.3～1452.4m。該盤區(qū)西北與410盤區(qū)相接，東北部與309盤區(qū)相接，東南部和白洞礦相鄰，西南與四老溝礦相接，面積251.9萬平方米，可采煤量982.4萬噸。
（1）、煤層特征：311盤區(qū)煤層構(gòu)造簡單，賦存穩(wěn)定，厚度為2.50～4.21m全區(qū)可采。煤層中普遍含有一層夾石，夾石厚度為0.14～0.76m。
（2）、地質(zhì)構(gòu)造：該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)發(fā)育一小型背斜構(gòu)造，軸向約NE15度左右，走向近NW-SE；盤區(qū)中部存在兩組東西向，間距600～700m，落差2.0～2.5m的正斷層，將盤區(qū)分成三塊，大小斷層共計20多條，主要斷層落差由西向東依次為2.18m、1.96m、2.33m、2.50m，斷層破碎帶較發(fā)育，對煤層開采有較大影響。
（3）、頂板特征：該盤區(qū)老頂為粉細(xì)砂巖，厚度大于10m；直接頂為粉細(xì)砂巖，厚度2.0-4.0m，灰色，膠結(jié)堅硬，局部為中砂巖。該盤區(qū)頂板堅硬致密，整體性較強(qiáng)，采空后不易自然冒落，自然冒落高度在2～5m之間。
（4）、工作面和巷道參數(shù)：11#層81116工作面位于311盤區(qū)的中部，兩組斷層之間，背斜構(gòu)造的軸部。該面傾斜長度為150m，走向長度為958m，煤 層厚度為2.35～3.98m,煤層傾角為2。～5。，煤體堅硬具有沖擊傾向性，設(shè)計采高為3.0m。本面運(yùn)料巷（51116巷）為矩形巷道，凈寬為3.4m，凈高為2.5～2.8m(局部達(dá)3.2m),原支護(hù)為間距1.0m、眼距1.0m的四眼鋼帶錨栓支護(hù)，巷道頂板完整。51116巷與81114工作面采空區(qū)巷間煤柱寬為20m。
二、 11#層311盤區(qū)沖擊地壓顯現(xiàn)特點
我礦在開采11#層311盤區(qū)第8個工作面即81116工作面過程中，當(dāng)工作面從切眼向外推進(jìn)到260m時，該面運(yùn)料巷（51116巷）突然發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊地壓，壓力在瞬間釋放并伴隨著巨大聲響，來壓強(qiáng)度大，破壞極其嚴(yán)重，波及范圍達(dá)到120m。在運(yùn)料巷從工作面尾端頭向外50m范圍內(nèi):①兩邦煤體突出嚴(yán)重,古塘側(cè)炸邦深度1.8～2.26m，工作面?zhèn)日ò钌疃?/span>0.8～1.4m,炸邦后巷寬達(dá)到6.5～7.0m(巷道原寬3.4m)，古塘一側(cè)炸邦比工作面?zhèn)让黠@嚴(yán)重，炸邦煤量超過100m3，達(dá)140余噸；②巷道底板鼓起,巷道底鼓嚴(yán)重處達(dá)0.5-1.1m。在此區(qū)域內(nèi)，由于底鼓和炸邦堆煤巷道基本被封死僅留有0.3～0.5m的間隙，而巷道頂板基本完整，沒有大的變化；③支護(hù)被破壞，巷道支設(shè)的單體支柱傾倒，底部向工作面?zhèn)任灰?/span>0.5～0.7m,底鼓嚴(yán)重處個別支柱被壓“死”。在運(yùn)料巷從工作面尾端頭向外50-120米范圍內(nèi)，出現(xiàn)不同程度的片邦、底鼓、軌道翻道現(xiàn)象。沖擊地壓從尾端頭波及到工作面76#支架處，底鼓并出現(xiàn)2cm寬的裂縫，在該處作業(yè)的工人被巨大震動顛到頂板后掉下。尾端頭一名作業(yè)人員被突出煤體掩埋死亡。事故發(fā)生后，對生產(chǎn)造成了相當(dāng)大的影響，僅清理巷道片邦煤，維護(hù)巷道就歷時57小時，在此期間無法生產(chǎn)。第一次沖擊地壓之后，在運(yùn)料巷古塘側(cè)加支了木點柱和木叢柱，在工作面?zhèn)燃又Я?/span>6m雙梁邁步走向木抬棚,支護(hù)范圍從尾端頭向外150m，同時巷道超前支護(hù)的單體支柱支護(hù)長度由原來的25m增加到60m。距第一次來壓向外推進(jìn)7m，又出現(xiàn)了第二次來壓，在運(yùn)料巷從尾端頭向外25m范圍內(nèi)，古塘側(cè)煤柱炸邦深度1.5～1.8m，工作面?zhèn)让后w炸邦深度0.8～1.2m，底鼓0.5-0.8m左右，所支設(shè)的單體柱、木叢柱、木點柱底部向工作面?zhèn)劝钗灰?/span>0.5m左右，支護(hù)破壞40m。距第二次來壓向外推進(jìn)9m,又出現(xiàn)了第三次來壓,在運(yùn)料巷距工作面尾端頭35-45米范圍內(nèi),工作面?zhèn)让后w炸邦約2.0m,炸邦煤充填巷道1.7m高,巷道底鼓0.3～0.5m,靠古塘一側(cè)煤柱炸邦1.8～2.2m,支設(shè)的點柱被打倒、叢柱傾斜,支護(hù)破壞50m。當(dāng)工作面推進(jìn)到287m時再次來壓，運(yùn)料巷底鼓嚴(yán)重，達(dá)0.6-0.8米;巷道古塘一側(cè)煤柱炸邦2.5m以上，支護(hù)破壞12m，巷道封堵截15m。當(dāng)工作面推進(jìn)到336米時，工作面又突然來壓，運(yùn)料巷底鼓,在60米范圍內(nèi)底鼓0.2-0.5米，其中里部30米范圍內(nèi)底鼓較嚴(yán)重達(dá)0.4-0.5m;支護(hù)破壞嚴(yán)重，支護(hù)全部向81116工作面方向傾斜;古塘一側(cè)煤柱炸邦2.0米,巷道封堵5米。此后在81116工作面及所采81118、81120、81122、81124各面中，每推進(jìn)40-100m，均會發(fā)生不同程度的沖擊地壓。其中類似于上述情況的即有67次。每次來壓步距及來壓強(qiáng)度和破壞程度不相同且變化較大，沒有任何規(guī)律性，且來壓前工作面及兩巷均無明顯征兆。
11#層81116工作面運(yùn)料巷發(fā)生沖擊地壓情況表
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發(fā)生 次數(shù) |
開 采 位 置 （m） |
影響 范圍 （m） |
炸邦深度（m） |
底鼓 高度 （m） |
造成的影響 |
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古塘側(cè) |
工作面?zhèn)?/span> |
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第一次 |
260 |
120 |
18-2.26 |
0.8-1.4 |
0.5-1.1 |
巷道封堵50m,超前單體支柱傾倒、壓“死”，尾端頭煤體掩埋一人死亡，軌道翻起。 |
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第二次 |
267 |
25 |
1.5-1.8 |
0.8-1.2 |
0.5-0.8 |
支護(hù)破壞40m。 |
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第三次 |
276 |
10 |
1.8-2.2 |
2.0 |
0.3-0.5 |
巷道封堵10m，支護(hù)破壞50m。 |
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第四次 |
287 |
15 |
2.5 |
不明顯 |
0.6-0.8 |
支護(hù)破壞12m，巷道封堵15m。 |
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第五次 |
336 |
60 |
2.0 |
不明顯 |
0.2-0.5 |
巷道封堵5m，支護(hù)破壞60m。 |
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備注 |
此后在81116工作面及所采81118、81120、81122、81124各面中，每推進(jìn)40-100m，均會發(fā)生不同程度的沖擊地壓。其中類似于上述情況的即有67次。每次來壓步距及來壓強(qiáng)度和破壞程度不相同且變化較大，沒有任何規(guī)律性，且來壓前工作面及兩巷均無明顯征兆。 |
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三、 來壓原因分析
在沖擊地壓發(fā)生后，通過對本盤區(qū)煤層賦存狀況、煤層頂?shù)装鍫顩r、地質(zhì)構(gòu)造、工作面布置方式等各方面分析研究同時通過參考大量有關(guān)資料，我們得出本區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈沖擊地壓主要有以下幾個方面原因：
（1）該盤區(qū)煤層本身具有沖擊傾向性。經(jīng)中國礦業(yè)大學(xué)鑒定，該盤區(qū)煤層具有強(qiáng)沖擊傾向性。該盤區(qū)煤層煤體堅硬，能夠儲存大量的能量，再加上各工作面巷間預(yù)留煤柱較寬（20m），施加在巷道兩側(cè)煤體上的壓力不能逐步釋放，當(dāng)能量釋放速度小于能量積聚速度時，能量在煤體中不斷積聚達(dá)到煤體破壞極限突然釋放產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊地壓。
（2）整體砂巖頂板是產(chǎn)生沖擊地壓的主要原因。由于11#層311盤區(qū)頂板為整體砂巖,厚度大于10m,局部含粗砂巖,質(zhì)堅硬,不易垮落，垮落成倒臺階狀，垮落角較小，冒落高度在2-5m之間 ，上位巖層沒有垮落，故在相鄰工作面采空區(qū)和本面順槽預(yù)留煤柱上形成懸臂梁，造成鄰面頂壓和本面頂壓疊加，應(yīng)力在巷道兩側(cè)煤體上高度集中，產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，形成了沖擊地壓區(qū)域。
（3）采動誘發(fā)沖擊地壓。本盤區(qū)沖擊地壓屬于受工作面采動影響而形成的重力型的沖擊地壓。隨著工作面的推進(jìn)，受采動超前壓力疊加的影響，應(yīng)力在巷道兩側(cè)煤體上高度集中，當(dāng)應(yīng)力疊加達(dá)到了煤體發(fā)生彈性變形的極限時，在煤體的薄弱環(huán)節(jié)上煤體被破壞，突然釋放出大量的能量，導(dǎo)致煤體噴出，打破了原來的支撐平衡，底板鼓起，其結(jié)果是煤體封堵巷道，支護(hù)被破壞。
（4）地質(zhì)構(gòu)造是影響沖擊地壓的重要因素。大量研究資料證明，地質(zhì)構(gòu)造越復(fù)雜，沖擊地壓產(chǎn)生的頻度越高、強(qiáng)度越大。該盤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷層多而且集中，斷層破碎帶發(fā)育，落差較大，盤區(qū)中部有一背斜構(gòu)造，81116工作面處于兩組斷層之間，背斜構(gòu)造軸部。
（5）正常情況下該盤區(qū)工作面初次來壓步距為25m，直接頂初次垮落步距為16m，周期來壓步距為10-30m之間 ，周期來壓強(qiáng)度較大（動載系數(shù)大于1.41）的來壓步距在50-100m之間變化。在回采過程中，工作面的采動壓力成為強(qiáng)烈沖擊地壓的一個誘發(fā)因素。
四、 綜合防治技術(shù)
針對本盤區(qū)沖擊地壓的來壓狀況及原因分析，我們通過實踐先后采取多項控制措施，由單純的放頂?shù)讲捎?/span>“支”、“放”結(jié)合最后到“支”、“放”、“卸”
三結(jié)合并采取“卸壓孔預(yù)爆破煤體”的一整套的綜合防治技術(shù)，使沖擊地壓強(qiáng)度和頻次逐漸降低，破壞性逐漸減小。
“支”：在工作面運(yùn)料巷尾部端頭往前200m范圍內(nèi)古塘側(cè)每0.5m支木叢柱一組，每組三根，直徑200mm以上，同時在該側(cè)叢柱里掛金屬網(wǎng)防止片邦煤傷人，工作面一側(cè)采用6m雙梁邁步走向抬棚加強(qiáng)頂板支護(hù)。
“放”：針對本工作面及相鄰面采空區(qū)頂板垮落不理想的問題，必須加強(qiáng)放頂工作。我們制定了工作面淺孔和順槽深孔一齊上，本面和鄰面一齊放的放頂措施。進(jìn)行深孔爆破，根據(jù)本面老頂巖性及厚度，深孔放頂?shù)钠茐暮穸缺仨氃?/span>8-10m之間。同時考慮到放頂?shù)牟骄?、放頂?shù)脑O(shè)備等各方面的綜合因素并通過在實踐中效果檢驗，各項放頂參數(shù)經(jīng)過數(shù)次調(diào)整，最終確定了合理的數(shù)值。
（1） 為破壞相鄰采空區(qū)老頂，在本面運(yùn)料巷向相鄰面采空區(qū)打深孔放頂，方向垂直古塘，深度28m，仰角21。，裝藥20kg，封土15m，炮眼間距30m，距工作面30m以上放炮。
（2） 為破壞本工作面上覆老頂整體性，在運(yùn)料巷向本面方向打深孔放頂，采用單、雙孔間隔布置，炮眼間距20m，超前工作面2m放炮。單孔：與煤壁偏角16。，眼深23.6m，仰角30。，裝藥20kg；雙孔：1#眼深30m，仰角30。，與煤壁偏角16。，裝腔作勢藥30kg。2#眼深25m，仰角20。，與煤壁偏角20。，裝藥20kg。
（3）為減少相鄰工作面運(yùn)料巷頂板應(yīng)力，為下一個工作面開采打好基礎(chǔ)。在本面皮帶巷向本面方向打深孔，與煤壁偏角11。，眼深23.6m，仰角20。，裝藥20kg，封土10m，炮眼間距15m。超前工作面2m放炮。
“卸”：為緩解煤體壓力，破壞煤體整體性，增加自由面，使煤體本身能消化吸收一部分能量，使頂板彈性能在煤柱上得以緩解釋放，避免能量大量集中而造成突然釋放。布置在運(yùn)料巷兩邦打卸壓孔卸壓。在卸壓孔布置形式上，先后采用過多種方式。先采用φ50mm圓孔，三孔一組，三角形布置。后改進(jìn)為單孔布置，φ80mm，深度8m，根據(jù)實踐效果，在單純卸壓的基礎(chǔ)上，采用了預(yù)爆破破壞煤體整體性和鉆孔卸壓的措施。預(yù)爆破采用少裝藥多打眼的方式，裝藥量控制在0.25kg/孔。每米打兩排卸壓孔，上下布置，排距0.5m。上孔裝藥0.25kg進(jìn)行預(yù)爆破，下孔作為自由面保證爆破效果。實施了卸壓預(yù)爆破后后，效果相當(dāng)明顯，來壓時片邦顯著減輕。
五、 效果
通過采取上述綜合防治措施之后，該盤區(qū)沖擊地壓強(qiáng)度和頻率明顯降低并且不影響生產(chǎn)，該盤區(qū)已經(jīng)安全采出5個工作面，84萬平方米，310萬噸煤量。再未發(fā)生過一起人身傷亡事故，沒有影響生產(chǎn)。雖然增加了支護(hù)和放頂成本，但經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著?？梢哉f我礦近幾年能夠安全、高產(chǎn)主要得益于11#層311盤區(qū)沖擊地壓的成功防治。
作者簡介：
鄔慶峰 男 1961年12月出生，1988年8月畢業(yè)于大同礦務(wù)局職工大學(xué)綜采專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)任同煤集團(tuán)公司同家梁礦綜采三隊技術(shù)主管。郵編：037025 電話：0352-7063225
李珍斌 男 1967年9月出生,1990年7月畢于大同煤炭工業(yè)學(xué)校采煤專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)任同煤集團(tuán)公司同家梁礦綜采四隊技術(shù)主管。郵編：037025電話：0352-7063226
Synthesize to prevention and cure impact earth pressing in the 11# layer 311 in the panel work plane of Tongjialiang Coal Ming
Abstract:
In the process of passing to mine 11# layer 311 in the panel work plane,we analysed and researched the reason for occuring the impact earth pressing ,adopted the “prep”、”put”、“unload ”three combination and take to unload to pess the bore prepare to bow up coal a whole set of sgnthesizes the prevention and cure measure,which lowered consumedly the frequenly and intensity of impacting earth pressing ,realized the safety produces efficiently .
Key words:
Impact earth pressing Synthesis Prevention and cure
