特厚煤层综放工作面冲击地压综合防治技术研究.pdf

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1、工业技术2014年第20期I科技创新与应用特厚煤层综放工作面冲击地压综合防治技术研究李孝波王联合、●．(陕西彬长矿业集团公司，陕西成阳712000)摘要：为解决特厚煤层综放工作面冲击地压问题，以某矿2101综放工作面为研究对象，从引发冲击地压的原NA-手，通过分析可知综放工作面冲击地压主要影响因素为开采深度、煤柱宽度、地质构造等，结合影响因素采取加强支护、回采过程中预测预报、及时卸压解危、安全防护等措施，有效防止了矿井冲击地压事故的发生。关键词：特厚煤层；预测预报；冲击地压；综合防治1引言底臌、

2、两帮移近等变形明显。留小煤柱易造成采空区贯通，不利于随着我国煤矿开采深度和强度逐年增加，许多矿井相继进入深水、火有毒气体的隔离。据统计，大约60％的强矿压是由于邻近煤层部开采阶段，矿震、冲击矿压等重大灾害相继出现，是深部矿井实现采空区中遗留煤柱或本层遗留煤柱引起的。2101及邻近工作面采绿色开采亟待解决的难题。特别是大采高综放工作面大规模、高强用双巷布置，煤柱宽度20m。如图2可以看出，煤柱应力很高，易引度的开采扰动，不仅导致垮落带覆岩剧烈运动，并且周围采空区中发冲击地压。已经存在的空间平衡结构

3、也将进一步失稳，而未断裂的岩层会与工作面协同破断运动，从而诱发冲击矿压等煤岩动力灾害。文章从引发冲击地压的原因人手，对该矿2101综放工作面开采过程中覆岩56破断失稳引起的冲击矿压进行三维实时监测，为冲击地压解危方案的制定、实施提供有效依据，并结合现场实践，形成适合该矿特色的姜42慑冲击地压综合防治技术。普。。2工作面概况142101综放工作面主采为2号煤层，赋存稳定，厚度15～26．5m，平均厚度24m；采用综合放顶煤开采，其中上分层平均可采厚度13．5m。煤层埋深+613．8一+690．6m

4、，倾角3。一5。，平均倾角为3。。总体趋势从工作面南侧向北侧煤层底板逐步降低，其中最低处为A3向斜轴部附近，最高处为切眼附近。工作面顺槽1079～1119m段有一古图2煤柱留设与垂直应力关系图河床冲刷带，并在工作面中分流冲刷，延伸至整个工作面，最大垂直在巷道转弯、交叉位置容易形成应力集中，产生大量震动，是容沉积5—7m。易发生冲击矿压事故的区域。由于地质条件的复杂性或生产接替需由于矿井接续紧张，在2101综放工作面东侧布置2102接续工要导致2101和2102工作面布局不合理，巷道交叉多，造成采

5、掘空作面，工作面布置如图1所示。间局部应力集中，显著增加了冲击矿压发生的可能性。3．3地质构造2lo2备采工作面：2101综放工作面地质构造主要为A3向斜以及A1向斜，在这些地质构造区附近，由于存在着地质构造应力场，工作面经过A3向斜、A1向斜及古河床冲刷带时在拉伸、挤压应力的作用下会造成应力集中，在采掘活动的诱发下可能释放能量而产生冲击地压。／1_I．-．—_2lo1工作面：该矿的地应力主要为水平应力，最大水平主应力在18．0433．87MPa之间，属于高及超高应力区。最大水平主应力与最小水平

6、主应力的比值介于2．05—2．53之间，在量值上相差较大，这使得水平图1工作面布置示意图应力对巷道顶、底板的影响表现出较明显的方向性。测点最大水平3冲击地压发生因素分析主应力方位角集中在239～255。之间，与该矿多数工作面顺槽轴向夹随着开采深度的不断增加，冲击地压的频度和强度以及破坏程角均大于59。，与多数大巷轴向夹角均小于31。，因此水平主应力对度也将逐渐增大。2101工作面开采深度达640m，根据国内矿井发生工作面顺槽的顶、底板影响较大。冲击地压的初始采深统计数据，各采掘工作面均已具备发生

7、冲击地4冲击地压综合防治技术压的埋深条件，其主要影响因素如下。4．1加强支护3．1煤层冲击倾向性及顶板条件工作面运输巷正头采用一组端头支架及3架过渡架支护，回风煤层冲击倾向性对强矿压的发生具有显著影响，是强矿压发生巷端头采用3架过渡支架支护。超前支护段延伸至距煤壁不小于的内在本质影响因素，经检测2#煤属于Ⅲ类强冲击倾向性的煤层，150m，采用单体配合铰接梁进行支护，必要时采取架设U29棚或工2#煤顶板岩层弯曲能量指数为19．75kJ，属Ⅱ类具有弱冲击倾向性字钢棚等特殊措施。的顶板岩层。且该矿2#

8、煤层上方有约28m中粒砂岩、32m砾砂岩等4．2预测预报坚硬岩层。该砂岩顶板容易聚积大量的弹性能，在破碎或滑移过程4．2．2微震及地音监测中，可能会突然释放大量的弹性能，形成强烈震动，也容易导致顶板采用ARAMIS微震监测系统(图3)、ARES一5／S地音监测系统型强矿压的发生。(图4)对工作面回采过程过覆岩结构形态变化及失稳情况进行实3．2巷道优化布置时监测，为工作面危险区域确定、冲击预测提供可靠的依据。煤柱是产生应力集中的地点，孤岛形和半岛形煤柱可能受几个4．2．2KJ216矿压监测系统方向