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大采深矿井掘进巷道构造附近煤层冲击显现机理及防治措施 【摘 要】本文结合梁宝寺矿井掘进巷道煤层冲击显示特征，分析其形成原因，进而探究冲击地压作用机理，根据现场条件及时采取了卸压措施，起到了防冲效果 【关键词】煤矿；煤层冲击；构造；显现机理；应力叠加 冲击地压是一种复杂的矿山动力现象，其形成的力学环境、发生的地点、宏观和微观上的显现形态多种多样，冲击破坏强度和所造成的破坏程度也各不相同，事关煤矿的安全生产和职工的生命安全，落实好掘进巷道的冲击危险性评价及卸压措施意义重大 1 掘进巷道冲击危险性机理、评价及治理 断层、相变、褶皱等构造对冲击地压具有诱发作用其中断层、相变形成的构造应力和掘进工程形成的支承压力叠加；褶皱向斜轴部、翼部存在的残余应力与采掘工程的形成的支承压力叠加 掘进巷道临近构造复杂带时，构造形成的构造应力与采掘形成的超前支承压力叠加，易发生冲击地压 对于掘进巷道，其冲击地压危险性监测不仅在掘进迎头，而且波及到巷道后部处于高应力区域为确保巷道掘进期间整个巷道的安全，需要对巷道迎头和后部巷道进行冲击地压危险性监测监测方法根据整个巷道冲击危险性等级分布特征进行选取，掘进迎头及后部巷道均应加强防治。

为了及时客观地评价各采掘地点的冲击危险程度，必须实时确定支承压力峰值的大小和位置峰值愈大，距煤壁愈近，冲击倾向程度愈大但直接测定煤层应力相当困难，一般多采用相对评价的方法，即煤粉钻屑法其原理为通过测量钻孔煤粉量的大小以确定相应的煤体应力状态，若将煤粉钻孔视为在冲击危险区开掘了一个微型巷道，则制造煤粉钻孔就犹如进行规模缩小的冲击地压模拟实验打钻时钻孔冲击、粒度、煤粉量、推进时间和推进力的变化及钻杆被夹持等有关动力效应，作为鉴别冲击危险性的依据 冲击危险程度的最大检测深度一般为3～4倍采高，梁宝寺矿井掘进迎头煤粉孔检测深度一般为16m，两帮煤粉孔检测深度为11m 掘进巷道常规卸压措施包括施工大直径卸压孔、放卸压炮及煤层高压注水等 2 典型案例分析 以3400配风巷迎头动力现象显现为例进行分析 梁宝寺矿井3400配风巷掘进工作面临近3228工作面采空区，为沿空送巷掘进，该掘进工作面施工开始，现场煤炮频繁发生，迎头及帮部煤粉钻屑值超标，最大煤粉值3.3kg/m，迎头煤体有明显掉渣现象，几处锚杆、锚索发生折断，退后迎头两帮十米范围内几处锚盘出现一定程度的翻盘，施工卸压孔至10-14m时，孔内煤炮频繁发生，钻杆卡住。

具体发生位置如图1中黑心点所示 从图1中可以看出，3400配风巷迎头方向右侧为3228采空区，可能处于该采空区形成的侧向支承压力范围内，且当天掘进位置已靠近黄河李背斜的轴部，褶皱残余的构造应力与掘进工作面形成的超前支承压力相互叠加，造成煤体应力集中，该掘进工作面300m范围内巷道分布较为密集，表现为该工作面当班煤炮频繁，煤粉值超标现象，煤粉颗粒逐渐加大，且施工过程中钻具被挤压在钻孔内无法抽出 该工作面被列入防冲管理重点区域，正迎头每班、每掘进5m面向迎头及左帮，各进行一次放炮卸压，炮眼深度12m，装药6m，炮眼封满炮泥（卸压炮眼布置位置如图2）；放炮卸压后，在正迎头施工一个？准42mm的小直径钻孔，进行动力观察，若无顶、卡、吸钻现象则可以正常掘进否则，需要再次施工卸压炮进行动力观察，直至无动力现象为止（监测深度18m，布置在卸压炮侧1.0m处）帮部放卸压炮4小时后在两卸压炮眼中间进行煤粉检测，若煤粉超标则在两炮眼之间施工卸压孔（孔深18m） 图1 3400配风巷迎头动力现象位置 图2 卸压炮眼布置图 按照既定的防冲措施施工，3400配风巷至透巷期间，巷道安全掘进，煤炮数量明显减少，未发生任何煤层冲击现象。

3 掘进巷道煤层冲击防治措施 （1）超前进行防冲隐患排查 结合采掘工程平面图及防冲工程平面图，对各掘进巷道的应力分布情况及转移规律进行细致分析，对构造区域周围受采动影响中可能出现的应力集中及安全隐患地点做好排查，提前制定防冲卸压措施超前实施卸压 （2）常规化煤粉检测 掘进迎头每班及滞后迎头5m两帮各施工一个煤粉检测孔，当煤粉量大于等于2.6kg/m时，及时采取相应的卸压措施（施工卸压孔、煤层注水、施工大直径卸压孔等）当煤粉量大于等于3.5kg/m时，立即停止施工，撤出施工人员，安排防冲专业人员解危，待煤粉值降至标准值以下时，方可进入施工 （3）超前卸压 构造附近（断层、向背斜轴部、煤层相变等）煤岩体内的应力集中程度高当掘进工作面接近该区域时，可对工作面迎头、两帮实施大直径钻孔或施工卸压炮，使应力向煤岩体深部转移，从而达到卸压的目的根据多个矿井的实践，比较可靠的卸压钻孔参数为：钻孔直径110～150mm，钻孔间距不大于2m，钻孔深度不小于20m，孔口高度1.2～1.5m；卸压炮炮眼深度12m，装药6m 4 结论 （1）掘进巷道煤层冲击显现特征包括短时间较大煤炮连续发生、煤粉检测值连续超标、锚盘翻盘、锚杆弹出等，均为应力集中的显现特征，应提高重视，列为防冲工作重点。

（2）掘进巷道应力集中，原因多为地质构造、采掘产生的支承压力或残余的构造应力的叠加影响：其中褶皱区域存有残余的构造应力与弹性能，受采动影响而释放；断层及煤层相变区域为构造形成的支承压力与工作面超前支承压力叠加 （3）掘进巷道应加强冲击危险性评价，掘进迎头及两帮执行好煤粉检测，并根据检测结果及时采取卸压措施当煤粉值超标时，应立即施工大直径卸压孔、放卸压炮或进行煤层注水等方式解危，并再次进行煤粉检测 【参考文献】 [1]窦林名，何学秋.煤矿冲击矿压的分级预测研究[J].中国矿业大学学报，2007，36（6）：717-722. [2]姜耀东，赵毅鑫，何满潮，等.冲击地压机制的细观实验研究[J].岩石力学与工程学报，2007，26（5）：901-907.第 5 页 共 5 页。