具有冲击地压危险的采掘工作面设计及安全管理

具有冲击地压危险的采掘工作面设计及安全管理

1 引言

冲击地压也就是我们俗称的岩爆，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。冲击地压发生条件一般是在硬脆岩体高地应力地区，硐室开挖过程中发生岩爆；发生原因一般是围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。本文主要就具有冲击地压危险的采掘工作面的设计及安全管理进行简要地介绍，在文章的最后简要地介绍了具有冲击地压危险的采掘工作面需要采取的的安全防护措施。

2 具有冲击地压危险的采掘工作面设计及安全管理

2.1 具有冲击地压危险采掘工作面的设计

2.1.1 冲击地压危险采区巷道布置的一般原则

（1）主要巷道应布置在岩层或无冲击地压危险的煤层中。

（2）煤层群开采时，巷道布置应有利于首先开采无冲击地压危险或冲击地压危险性小的煤层，并以此作为保护层开采邻近煤层，条件具备时应优先开采上保护层，条件适宜时优先考虑跨上山开采。

（3）根据冲击地压危险影响因素，优化采区巷道布置。

（4）巷道布置应尽可能保持直线，尽量减少因地质构造等影响产生的弯折，应避开高原岩应力及构造应力的影响范围。

2.1.2 采区煤柱的留设

（1）采区间隔离煤柱宽度应不小于50m。

（2）区段间应采用无煤柱护巷或采用小于6m 的小煤柱，或50m 以上的大煤柱。

（3）上（下）山与工作面停采线间保护煤柱的水平距离应大于50m。

（4）断层等地质构造区域以及为特殊开采服务留设的保护煤柱，应根据相关设计规范和安全规程有关标准留设。

2.1.3 工作面的布置

（1）冲击地压危险采区，如具备开采保护层的条件，应优先开采保护层。

（2）冲击地压采区应使用长壁采煤法，工作面长度应大于100m，避免形成短壁或煤柱工作面，尤其是短壁孤岛工作面。如果出现孤岛工作面，必须按冲击危险工作面管理。

（3）如果出现孤岛工作面，必须按冲击危险煤层管理。

（4）冲击地压危险工作面应优先采用支护强度高、抗冲击能力强、工作空间大的综合机械化或综合机械化放顶煤开采工艺，应采用高工作阻力液压支架。

（5）相邻工作面切眼及停采线的位置应对齐，避免出现梯形、三角形或锯齿形等不规则台阶煤柱。

（6）工作面切眼及停采线应避免布置在断层、褶曲等特殊地质构造带附近。停采线距离井底车场、水仓泵房、人员及设备材料聚集区的煤柱宽度应大于50m。

（7）厚煤层应优先使用分层开采，煤层厚度变化大，顶板不稳定的厚煤层应采用综采放顶煤开采，避免使用大采高一次采全高。

2.1.4 巷道交叉点的设计要求

（1）巷道设计应尽量减少交叉点，特别是多巷道交叉点，减少联络巷的布设，避免交叉点围岩应力集中。

（2）巷道立体交叉时，最小法线间距不应小于5m；多交叉点区域，交叉点的间隔不宜小于30m。

（3）根据地应力方向、煤岩层理分布、软硬岩接触层理面、支护断面等因素，确定交叉点最大受力位置，采取相应措施加强支护，保证支护可靠，加强支护段长度不应小于10m。

2.1.5 采区主要硐室的设计要求

（1）采区硐室应优先选择在稳定的岩层或煤层内，避开高地应力和支撑压力区，不应在巷道密集区设硐室，减少与巷道间的相互影响。

（2）距离强冲击地压危险区域小于300m、中等冲击地压危险区域小于150m 时，应利用卸压爆破、钻孔卸压等方式设置宽度不小于10m 的弱结构保护带，保护硐室。

（3）硐室断面最好为圆形或圆拱形，不宜采用矩形、梯形或其它不规则形状。

（4）在采掘扰动区域内布置硐室时，应对硐室围岩进行加强支护。

（5）硐室支护采用具有整体性结构的柔性支护方式。宜采用锚杆、锚索、锚网、喷射混凝土和架设可缩性u 型钢支架支护方式。

2.1.6 巷道支护的设计要求

（1）中等以上冲击地压危险区域，巷道最佳断面形式为直墙半圆拱加反底拱断面，宜选用宽巷掘进。

（2）工作面必须加强端头支护和超前支护，超前支护段不应小于150m，应采用具有快速卸压和抗震能力的单体支柱或支架。

（3）巷道支护应采用整体性强的柔性支护方式，支护材料应采取防崩措施进行固定。

2.2 具有冲击地压危险的采掘过程的安全管理

2.2.1 巷道掘进过程中的安全管理

（1）煤巷优先选用综掘工艺，岩巷优先选用机械化作业，宜采用沿空掘巷，避免在高支承压力区掘进。

（2）巷道掘进施工区域内的电缆、管线要悬挂整齐，并固定牢靠。

（3）厚煤层内掘进巷道时，为防止底臌和冲击，应优先采用跟底板掘进。

（4）相向掘进的巷道相距100m 时，须停止一个头掘进。

（5）巷道内的通讯电缆线采用铠装通信电缆，风管、水管等应具有抗弯曲和挤压能力，在灾害发生时能保证一定的通讯、送风和送水能力。

2.2.2 工作面回采的安全管理

（1）支架应有足够的初撑力、工作阻力以及可缩性。采用全部垮落法控制顶板时，采空区悬顶超过20m 时须采用人工放顶措施。

（2）回采工作面应尽可能保持直线推进，匀速回采，结合矿震及矿压显现情况确定合适的回采速度，强冲击地压危险区域不应大于4m/天，矿压明显异常时，应降低回采速度。

（3）工作面回采卸压保护带宽度应大于10m 或3.5倍采高。

（4）综采（放顶）工作面距离设计停采线小于30m 时，适当降低采高或停止放煤。在靠近设计停采线附近，顶板最后一次周期来压后，作为停采位置与停采时间。停采线前方顺槽内，提高超前支护初撑力，单体支柱穿鞋，保证支护质量。

（5）工作面两道煤壁向外300m 范围，不宜存放动力列车等设备。两道必要的设备要固定，零散物料采取防崩措施。

（6）回采工作面停产3 天以上，在工作面恢复生产前，应分析监测可能发生冲击的危险程度，并采取相应的防冲措施。工作面恢复生产后，应逐渐增加推进速度到正常值，并尽量保持匀速推进。 （7）工作面向采空区、老巷、大断层、向斜轴、应力集中区回采时，应先采取卸压措施，危险解除后方可回采。

3 结束语

针对具有冲击地压危险的采掘工作面，除了需要进行上文介绍的安全设计及安全管理外，还需要采取一定的安全防护措施，比如：冲击地压煤层开采巷道支护应该采用带整体性结构的可缩性金属支架；巷道必须采用全断面支护，并提高支护强度；进入防冲区域的所有人员必须按规定佩带防冲帽、防冲背心；在有严重冲击地压危险的区域，必须安设压风自救系统；在防冲区域不准随意存放材料和设备；冲击地压危险区域的掘进工作面，外面维修拆换处理断面时，里面严禁任何人作业；所有进入冲击地压危险区域的人员，首先要检查好安全防护设施，确保其灵敏可靠后方可施工作业。只有这样，才能在安全设计和管理的基础上，针对现场工人作好进一步的安全保障，以减少冲击地压的发生和事故所造成的损失。