周川+王焕伟+魏文辉+孙亮

摘 要：随着矿井开采深度的增加及部分采区受上覆采空区不规则煤柱等综合因素的影响，冲击地压是近年来采煤工作面的主要灾害，治理不当会对矿井带来严重的安全生产隐患，甚至引发伤亡事故，本文结合济宁三号煤矿18304工作面实际情况，详细介绍了综采工作面冲击地压解危综合技术的应用，为今后煤矿企业类似工况下的安全生产具有一定的借鉴意义。

关键词：开采深度；不规则煤柱；防冲

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.214

1 工作面概况

183下04工作面位于十八采3下回风巷的北侧，东邻183下03工作面，西邻183下05工作面，南至设计停采线，工作面上方为183上04采空区。工作面推进长度1751.80m，净面长300m，煤层厚度为1.60～5.40m，平均厚度3.50m。

工作面基本顶为细砂岩及中砂岩，厚度为9.85～30.63m，平均厚度为15.52m。直接顶为粉砂岩，厚度为0～2.0m，平均厚度1.20m。基本底为粉砂岩，厚度为5.17～15.00m，平均厚度为10.52m。直接底为泥岩，厚度为0～1.35m，平均厚度为0.70m。

地层整体为一南北高中间低，向西倾伏的向斜构造，局部发育次级宽缓的波状起伏。工作面共发育18条断层，均为正断层，最大落差4.6m，工作面回采接近这些断层时，在采动作用下，断层带岩层发生滑移运动，是矿震的多发区，震动频次与能量均会上升，因此，此区域的冲击危险程度也相应增加，应加强监测力度。同时，断层带附近顶板相对破碎，应加强顶板管理与支护。

根据3下煤及围岩冲击倾向性测定结果，3下煤单向抗压强度15.99MPa、动态破坏时间54.82ms、冲击能指数4.93、弹性能指数4.67。冲击倾向性为：弱冲击倾向。在一定的煤层赋存条件、地质条件、开采条件、大面积采空区悬顶等条件下，有发生冲击地压的危险。

2 冲击地压危险程度评价

根据中国矿大对济三矿183下04工作面冲击危险性评价论证，结合济三矿地质及开采条件，分析如下：

（1）183下04工作面标高为-738.6～-783.9m，平均为-761.3m。煤层埋深处于冲击地压发生深度，地应力集中区域有发生冲击的可能。

（2）工作面基本顶为细砂岩及中砂岩，厚度为9.85～30.63m，平均厚度为15.52m。存在厚层坚硬顶板，在一定的开采条件下形成大面积悬顶，容易造成了较大的应力集中。

（3）183下04工作面上方为183上03、183上04采空区，西侧3上煤层为183上05、183上06采空区，3上煤层的开采可以对3下煤起到一定的卸压保护作用，但是由于煤层条件与地质构造的限制，3上煤层工作面并未能对183下04工作面实现完全卸压保护，3上煤层工作面宽度发生变化时，支承压力集中程度高，并且向下传递，对3下煤的回采影响较大，因此，183下04辅顺在回采过程中，应力集中，冲击危险性高，应加强卸压与监测。

（4）断层对冲击地压影响较大，特别是未揭露靠近两巷的隐伏断层可能存在构造应力，断层下盘受挤压影响，容易形成应力集中区域，需要加强监测。

（5）工作面一次见方期间，上覆岩层运动程度加剧，冲击危险性增加，见方期间应加强监测。

（6）类比其它采区3下工作面的冲击地压显现情况及根据中国矿业大学编制的《济宁三号煤矿183下04工作面冲击危险性评估及防冲方案设计》以及依据3下煤及围岩冲击倾向性及各种冲击因素分析，确定此工作面回采期间冲击危险等级整体评估为Ⅱ级，即为中等冲击地压危险。

3 推进过程中的压力显现情况

183下04工作面回采期间在工作面推进至130m；145m时出现三次不同程度的冲击地压动力显现，发生时不同程度出现顶板震动掉渣、帮部上端煤矸鼓出、底板开裂、底板有弹起震感、震动点附近巷道煤尘飞扬能见度极低的现象。现场经钻屑法监测、微震监测均存在冲击危险，震动能量最大达1.1×105J。随后工作面临时停采采取一系列解危措施并制定生产时的特殊管理规定。

4 工作面冲击地压解危治理措施

在强冲击危险区域及中等冲击危险区域施工大直径卸压钻孔超前预卸压，回采期间在监测出冲击地压危险区域，及时采取大直径卸压钻孔、深孔爆破或水力致裂等方法进行解危卸压处理。

4.1 超前预卸压大直径钻孔

（1）施工范围。划定的强冲击危险区域0～370m，1100～1240m东西两帮施工钻孔，370～1100m区域在东帮施工钻孔。

（2）钻孔布置方式。卸压钻孔布置在巷道实体煤帮，采用手持式气动钻机或履带式钻机施工，钻孔直径150mm，钻孔深度为15m（或见岩石）。钻孔单排布置，垂直于巷帮，距巷道底板高度1.5m左右，布置在煤层中，钻孔间距为2m。

4.2 回采期间解危措施

（1）大直径卸压钻孔。如通过微震、应力在线或钻屑法监测有冲击危险时，在冲击危险区域，采用手持式气动钻机或履带式钻机，配合直径为110mm或150mm钻头施工卸压钻孔，垂直于巷帮，间距不大于2m，钻孔深度为15m（或见岩石），钻孔距底板1.2m左右，单排布置。

（2）煤体爆破卸压。因现场条件限制大直径卸压钻孔无法施工或钻孔卸压效果无法满足解危要求时，将采用煤体爆破卸压。爆破卸压孔布置在巷道帮部，每隔3～5m布置一个，爆破卸压孔直径42mm，距底板1.0～1.3m。

爆破孔的孔深一般要求等于或大于3.5倍采高或巷道高度，一般取8～12m；爆破孔布置及装药量一般根据眼深等具体条件而定，孔间距一般取3～6m，每孔装药长度一般为孔深的40%，炸药采用煤矿许用水胶炸药，剩余炮眼长度全部用水炮泥和粘土炮泥封口，装药采用塑料软管防护式反向装药，每孔均匀布置3个同段毫秒延期电雷管，孔内并联连线，每次只能起爆一个炮眼。

（3）水力致裂。卸压钻孔采用普通地质钻机施工，施工过程中记录钻进过程中每米钻孔岩性的变化情况及施工过程中的动力现象和其他特殊情况。

回采期间经过钻屑法等冲击地压监测方法监测有冲击危险时，采用大直径卸压钻孔或煤体爆破卸压无法达到解危效果时，可对辅顺或胶顺危险区域实体煤侧进行顶板致裂卸压，始终保持超前工作面煤壁80～100米范围。钻孔直径48～54mm，钻孔垂直或与顶板水平夹角85°，孔深以基本顶厚度为基准，孔间距10-15m，确保孔深应达到基本顶中上部。每孔致裂时间不低于10分钟、不大于30分钟。解危处理后，必须采用钻屑法进行效果监测，无法利用钻屑法进行效果检验时，可采用应力在线监测法及微震系统监测法进行效果监测。