华亭煤矿上分层残留“孤岛”煤柱下开采解危卸压技术

2018-08-17王萍

现代矿业 2018年7期

王萍

(甘肃华亭煤业集团华亭煤矿)

华亭煤矿2501采区范围内地质构造相对简单，位于1个宽缓近水平的褶曲构造上，北部比南部略高，没有大的断裂构造，裂隙较发育，但褶曲构造分布于整个采区，构造应力较大，应力集中程度较高。采区所采的5#煤层为特厚煤层，稳定性好，倾角一般为5°～10°，冲击倾向性类别为Ⅲ类，即为强冲击倾向性。煤层伪底为砂质泥岩、粉砂岩。直接底以灰黑、灰褐色含砾中—细粒砂岩为主，含砾泥岩、含砾砂质泥岩次之，局部为黑色碳质泥岩，底板岩性普遍具有似鲕状结构。250102-2工作面为该矿2501采区二分层首采工作面，其北部为井田边界，南部为2501采区3条大巷，西部煤层顶部为250104-1采空区，东部煤层顶部为250102-1采空区。250102-2工作面大部分布置于上分层保护层内侧，但因250102-1工作面掘进期间未掘到位，250102-2两顺槽部分巷道及切眼将处于上分层类“凸”形的半孤岛煤柱下方。该矿250102-2工作面上分层遗留煤柱为三面采空的半孤岛型煤柱，是产生应力集中的地点，受数个方向集中应力的叠加作用，因而在煤柱附近最易发生冲击地压。煤柱上的集中应力不仅对本煤层开采有影响，还向下传递，为下部煤层形成冲击条件[1]。

1 解危卸压措施

1.1 孤岛煤柱影响段解危卸压措施

孤岛煤柱影响段主要区域为250102-2回风顺槽切眼外150 m至切眼处、250102-2运输顺槽切眼外150 m至切眼外100 m处。通过在250102-2两顺槽每隔25 m实施超前大直径卸压孔，每次施工4个孔，孔深40 m，在巷帮每隔0.8 m实施大直径卸压孔，孔径108 mm，孔深20 m，来降低和转移部分由孤岛煤柱支承应力叠加造成的应力集中程度，降低冲击危险性。

1.2 孤岛煤柱下方解危卸压措施

孤岛煤柱下方影响段为250102-2运输顺槽切眼外100 m至切眼处以及250102-2工作面开切眼自回风顺槽向东30 m处至运输顺槽范围内，解危卸压措施如下。

1.2.1 运输顺槽

运输顺槽超前大直径卸压参数与煤柱影响区域超前大直径卸压参数一致。将运输顺槽原有的巷帮大直径卸压孔调整为1组2孔，间距1.6 m，其中1#孔垂直于巷帮施工，孔深20 m，采用φ108 mm钻头施工；2#孔布置于巷顶茬角处，钻孔方位与巷帮垂直，钻孔倾角与巷帮呈135°夹角，孔深20 m，采用φ108 mm钻头施工(图1)。

图1 250102-2运输顺槽巷帮卸压孔布置示意

1.2.2 切眼

250102-2开切眼掘进期间，每掘进4 d施工1组超前大直径卸压孔。在巷道中线左右两侧各布置2个孔(1#、2#、3#、4#孔)，左右两侧孔间距为1.5 m，钻孔距巷道底板分别为1.5，2.5 m，钻孔倾角与切眼坡度一致，钻孔垂直于切眼工作面，孔径108 mm，孔深30 m；在掘进面距两侧巷帮0.5 m处各施工1个大直径卸压孔(5#、6#孔)，孔高1.5 m，钻孔与巷道掘进方向呈30°夹角，钻孔倾角与切眼坡度一致，孔径108 mm，孔深20 m(图2)。250102-2切眼掘进期间，每掘进30 m，在掘进面向外10～40 m 范围内巷帮间隔5 m实施煤体爆破卸压，孔径42 mm，孔深11 m，单孔装药量3 kg；在切眼外帮每隔3 m施工1个巷帮大直径卸压孔，孔深20 m，孔径108 mm；在巷底每隔3 m呈梯形施工1组巷底大直径卸压孔，孔深20 m，孔径108 mm。

图2 切眼超前大直径钻孔布置示意

1.3 顶板预断裂措施

在250102-2开切眼自回风顺槽向内35 m处，布置1组顶板爆破深孔，共5个孔，命名为1类钻孔，钻孔长度45 m，装药量40 kg；在250102-2开切眼靠煤柱侧顶板每5 m布置1个钻孔，共40孔，命名为2类钻孔，钻孔长度45 m，装药量40 kg；在250102-2运输顺槽内切眼外90 m处，每隔20 m布置1组顶板爆破深孔，1组4孔，共5组，命名为3类钻孔，钻孔长度45 m，装药量40 kg(图3)。