具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面設(shè)計(jì)及安全管理

1 引言

沖擊地壓也就是我們俗稱的巖爆，它是一種巖體中聚積的彈性變形勢(shì)能在一定條件下的突然猛烈釋放，導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象，常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。沖擊地壓發(fā)生條件一般是在硬脆巖體高地應(yīng)力地區(qū)，硐室開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生巖爆；發(fā)生原因一般是圍巖強(qiáng)度適應(yīng)不了集中的過(guò)高應(yīng)力而突發(fā)的失穩(wěn)破壞。它具有很大的破壞性，是煤礦重大災(zāi)害之一。本文主要就具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面的設(shè)計(jì)及安全管理進(jìn)行簡(jiǎn)要地介紹，在文章的最后簡(jiǎn)要地介紹了具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面需要采取的的安全防護(hù)措施。

2 具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面設(shè)計(jì)及安全管理

2.1 具有沖擊地壓危險(xiǎn)采掘工作面的設(shè)計(jì)

2.1.1 沖擊地壓危險(xiǎn)采區(qū)巷道布置的一般原則

（1）主要巷道應(yīng)布置在巖層或無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層中。

（2）煤層群開(kāi)采時(shí)，巷道布置應(yīng)有利于首先開(kāi)采無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)或沖擊地壓危險(xiǎn)性小的煤層，并以此作為保護(hù)層開(kāi)采鄰近煤層，條件具備時(shí)應(yīng)優(yōu)先開(kāi)采上保護(hù)層，條件適宜時(shí)優(yōu)先考慮跨上山開(kāi)采。

（3）根據(jù)沖擊地壓危險(xiǎn)影響因素，優(yōu)化采區(qū)巷道布置。

（4）巷道布置應(yīng)盡可能保持直線，盡量減少因地質(zhì)構(gòu)造等影響產(chǎn)生的彎折，應(yīng)避開(kāi)高原巖應(yīng)力及構(gòu)造應(yīng)力的影響范圍。

2.1.2 采區(qū)煤柱的留設(shè)

（1）采區(qū)間隔離煤柱寬度應(yīng)不小于50m。

（2）區(qū)段間應(yīng)采用無(wú)煤柱護(hù)巷或采用小于6m 的小煤柱，或50m 以上的大煤柱。

（3）上（下）山與工作面停采線間保護(hù)煤柱的水平距離應(yīng)大于50m。

（4）斷層等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域以及為特殊開(kāi)采服務(wù)留設(shè)的保護(hù)煤柱，應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和安全規(guī)程有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)留設(shè)。

2.1.3 工作面的布置

（1）沖擊地壓危險(xiǎn)采區(qū)，如具備開(kāi)采保護(hù)層的條件，應(yīng)優(yōu)先開(kāi)采保護(hù)層。

（2）沖擊地壓采區(qū)應(yīng)使用長(zhǎng)壁采煤法，工作面長(zhǎng)度應(yīng)大于100m，避免形成短壁或煤柱工作面，尤其是短壁孤島工作面。如果出現(xiàn)孤島工作面，必須按沖擊危險(xiǎn)工作面管理。

（3）如果出現(xiàn)孤島工作面，必須按沖擊危險(xiǎn)煤層管理。

（4）沖擊地壓危險(xiǎn)工作面應(yīng)優(yōu)先采用支護(hù)強(qiáng)度高、抗沖擊能力強(qiáng)、工作空間大的綜合機(jī)械化或綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工藝，應(yīng)采用高工作阻力液壓支架。

（5）相鄰工作面切眼及停采線的位置應(yīng)對(duì)齊，避免出現(xiàn)梯形、三角形或鋸齒形等不規(guī)則臺(tái)階煤柱。

（6）工作面切眼及停采線應(yīng)避免布置在斷層、褶曲等特殊地質(zhì)構(gòu)造帶附近。停采線距離井底車場(chǎng)、水倉(cāng)泵房、人員及設(shè)備材料聚集區(qū)的煤柱寬度應(yīng)大于50m。

（7）厚煤層應(yīng)優(yōu)先使用分層開(kāi)采，煤層厚度變化大，頂板不穩(wěn)定的厚煤層應(yīng)采用綜采放頂煤開(kāi)采，避免使用大采高一次采全高。

2.1.4 巷道交叉點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求

（1）巷道設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少交叉點(diǎn)，特別是多巷道交叉點(diǎn)，減少聯(lián)絡(luò)巷的布設(shè)，避免交叉點(diǎn)圍巖應(yīng)力集中。

（2）巷道立體交叉時(shí)，最小法線間距不應(yīng)小于5m；多交叉點(diǎn)區(qū)域，交叉點(diǎn)的間隔不宜小于30m。

（3）根據(jù)地應(yīng)力方向、煤巖層理分布、軟硬巖接觸層理面、支護(hù)斷面等因素，確定交叉點(diǎn)最大受力位置，采取相應(yīng)措施加強(qiáng)支護(hù)，保證支護(hù)可靠，加強(qiáng)支護(hù)段長(zhǎng)度不應(yīng)小于10m。

2.1.5 采區(qū)主要硐室的設(shè)計(jì)要求

（1）采區(qū)硐室應(yīng)優(yōu)先選擇在穩(wěn)定的巖層或煤層內(nèi)，避開(kāi)高地應(yīng)力和支撐壓力區(qū)，不應(yīng)在巷道密集區(qū)設(shè)硐室，減少與巷道間的相互影響。

（2）距離強(qiáng)沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域小于300m、中等沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域小于150m 時(shí)，應(yīng)利用卸壓爆破、鉆孔卸壓等方式設(shè)置寬度不小于10m 的弱結(jié)構(gòu)保護(hù)帶，保護(hù)硐室。

（3）硐室斷面最好為圓形或圓拱形，不宜采用矩形、梯形或其它不規(guī)則形狀。

（4）在采掘擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)布置硐室時(shí)，應(yīng)對(duì)硐室圍巖進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

（5）硐室支護(hù)采用具有整體性結(jié)構(gòu)的柔性支護(hù)方式。宜采用錨桿、錨索、錨網(wǎng)、噴射混凝土和架設(shè)可縮性u(píng) 型鋼支架支護(hù)方式。

2.1.6 巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)要求

（1）中等以上沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域，巷道最佳斷面形式為直墻半圓拱加反底拱斷面，宜選用寬巷掘進(jìn)。

（2）工作面必須加強(qiáng)端頭支護(hù)和超前支護(hù)，超前支護(hù)段不應(yīng)小于150m，應(yīng)采用具有快速卸壓和抗震能力的單體支柱或支架。

（3）巷道支護(hù)應(yīng)采用整體性強(qiáng)的柔性支護(hù)方式，支護(hù)材料應(yīng)采取防崩措施進(jìn)行固定。

2.2 具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘過(guò)程的安全管理

2.2.1 巷道掘進(jìn)過(guò)程中的安全管理

（1）煤巷優(yōu)先選用綜掘工藝，巖巷優(yōu)先選用機(jī)械化作業(yè)，宜采用沿空掘巷，避免在高支承壓力區(qū)掘進(jìn)。

（2）巷道掘進(jìn)施工區(qū)域內(nèi)的電纜、管線要懸掛整齊，并固定牢靠。

（3）厚煤層內(nèi)掘進(jìn)巷道時(shí)，為防止底臌和沖擊，應(yīng)優(yōu)先采用跟底板掘進(jìn)。

（4）相向掘進(jìn)的巷道相距100m 時(shí)，須停止一個(gè)頭掘進(jìn)。

（5）巷道內(nèi)的通訊電纜線采用鎧裝通信電纜，風(fēng)管、水管等應(yīng)具有抗彎曲和擠壓能力，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能保證一定的通訊、送風(fēng)和送水能力。

2.2.2 工作面回采的安全管理

（1）支架應(yīng)有足夠的初撐力、工作阻力以及可縮性。采用全部垮落法控制頂板時(shí)，采空區(qū)懸頂超過(guò)20m 時(shí)須采用人工放頂措施。

（2）回采工作面應(yīng)盡可能保持直線推進(jìn)，勻速回采，結(jié)合礦震及礦壓顯現(xiàn)情況確定合適的回采速度，強(qiáng)沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域不應(yīng)大于4m/天，礦壓明顯異常時(shí)，應(yīng)降低回采速度。

（3）工作面回采卸壓保護(hù)帶寬度應(yīng)大于10m 或3.5倍采高。

（4）綜采（放頂）工作面距離設(shè)計(jì)停采線小于30m 時(shí)，適當(dāng)降低采高或停止放煤。在靠近設(shè)計(jì)停采線附近，頂板最后一次周期來(lái)壓后，作為停采位置與停采時(shí)間。停采線前方順槽內(nèi)，提高超前支護(hù)初撐力，單體支柱穿鞋，保證支護(hù)質(zhì)量。

（5）工作面兩道煤壁向外300m 范圍，不宜存放動(dòng)力列車等設(shè)備。兩道必要的設(shè)備要固定，零散物料采取防崩措施。

（6）回采工作面停產(chǎn)3 天以上，在工作面恢復(fù)生產(chǎn)前，應(yīng)分析監(jiān)測(cè)可能發(fā)生沖擊的危險(xiǎn)程度，并采取相應(yīng)的防沖措施。工作面恢復(fù)生產(chǎn)后，應(yīng)逐漸增加推進(jìn)速度到正常值，并盡量保持勻速推進(jìn)。 （7）工作面向采空區(qū)、老巷、大斷層、向斜軸、應(yīng)力集中區(qū)回采時(shí)，應(yīng)先采取卸壓措施，危險(xiǎn)解除后方可回采。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面，除了需要進(jìn)行上文介紹的安全設(shè)計(jì)及安全管理外，還需要采取一定的安全防護(hù)措施，比如：沖擊地壓煤層開(kāi)采巷道支護(hù)應(yīng)該采用帶整體性結(jié)構(gòu)的可縮性金屬支架；巷道必須采用全斷面支護(hù)，并提高支護(hù)強(qiáng)度；進(jìn)入防沖區(qū)域的所有人員必須按規(guī)定佩帶防沖帽、防沖背心；在有嚴(yán)重沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域，必須安設(shè)壓風(fēng)自救系統(tǒng)；在防沖區(qū)域不準(zhǔn)隨意存放材料和設(shè)備；沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的掘進(jìn)工作面，外面維修拆換處理斷面時(shí)，里面嚴(yán)禁任何人作業(yè)；所有進(jìn)入沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的人員，首先要檢查好安全防護(hù)設(shè)施，確保其靈敏可靠后方可施工作業(yè)。只有這樣，才能在安全設(shè)計(jì)和管理的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工人作好進(jìn)一步的安全保障，以減少?zèng)_擊地壓的發(fā)生和事故所造成的損失。