工作面动压区防治方法

摘要

本发明解决现有技术中动压防治会导致巷道围岩整体失稳的缺陷，提供一种工作面动压防治方法。在工作面巷道煤柱侧面垂直施工卸压孔，卸压孔采用双排布置，间距3m，排距1m，上排卸压孔距顶板1m，卸压孔长度为煤柱宽度的1/2；在煤柱侧设一排贴帮木柱，间距0.5m；在工作面尾巷超前液压单体采用一梁三柱，间距为1m。上述方法可使底板岩层处于应力降低区，从而保证底板岩层的稳定状态。卸压孔施工工作量小，施工速度较快，不影响回采工作。本发明特别适用于控制高地应力的巷道底鼓。

权利要求

1.一种工作面动压区防治方法，其特征在于包括步骤：在工作面巷道煤柱侧面垂直施工卸压孔（1），卸压孔（1）采用双排布置，间距3m，排距1m，上排卸压孔（1）距顶板1m，卸压孔（1）长度为煤柱宽度的1/2；在煤柱侧设一排贴帮木柱（2），间距0.5m；在工作面尾巷超前液压单体（3）采用一梁三柱，间距为1m。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加强对顶板的支护，采用“锚+网+梁”的联合支护方式。

说明书

工作面动压区防治方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿安全开采技术领域，具体而言，是一种大采高工作面动压防治方法。

背景技术

[0002] 煤矿开采过程中，如果工作面巷道附近有采空区，会使巷道煤柱侧受采空区老顶活动影响对工作面产生侧向应力，同时，上覆实体煤会对工作面产生垂直应力。在采动垂直应力和水平应力的作用下，巷道两帮首先发生破坏，整个巷道都位于较松软破碎的岩层中，这时巷道周边的围岩松动圈很大，两帮的应力集中区转移到岩体的深部，煤柱对底板的约束作用减弱。然后，在强大的水平应力作用下挤压底板岩体向巷道内流动，从而产生巷道底鼓、顶板下沉和两帮侧移的现象，严重危胁煤矿的生产安全。目前，处理底鼓的主要方法是起底，同时增加超前支护的数量，多次起底和不仅工作量大、会使巷道维护费用显著增加，而且还会影响巷道两帮和顶板的稳定性，间接导致巷道围岩整体失稳。

发明内容

[0003] 本发明的目的是解决现有技术中动压防治会导致巷道围岩整体失稳的缺陷，提供一种工作面动压防治方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种工作面动压区防治方法，包括步骤：在工作面巷道煤柱侧面垂直施工卸压孔，卸压孔采用双排布置，间距3m，排距1m，上排卸压孔距顶板1m，卸压孔长度为煤柱宽度的1/2；在煤柱侧设一排贴帮木柱，间距0.5m；在工作面尾巷超前液压单体采用一梁三柱，间距为1m。

[0006] 本发明是在大采高工作面巷道在动压区的“卸压法加支护加固法”的联合防治方法，是采取人为措施改变巷道应力。布置卸压孔可以引起钻孔远端围岩发生结构性欲裂破坏，在围岩深部形成一个弱化带，使巷道围岩的高应力区向深部转移，从而使围岩处于低应力区，有利于巷道围岩的稳定，支护加固可使巷道围岩不发生失稳破坏。

[0007] 采用本发明所述的方法可使底板岩层处于应力降低区，从而保证底板岩层的稳定状态。卸压孔施工工作量小，施工速度较快，不影响回采工作。本发明特别适用于控制高地应力的巷道底鼓。

附图说明

[0008] 图1为8210工作面5210巷动压区支护平面示意图。

[0009] 图中，1-卸压孔，2-木柱，3-单体。

具体实施方式

[0010] 本发明所述的一种工作面动压区防治方法，包括步骤：在工作面巷道煤柱侧面垂直施工卸压孔（1），卸压孔（1）采用双排布置，间距3m，排距1m，上排卸压孔（1）距顶板1m，卸压孔（1）长度为煤柱宽度的1/2；在煤柱侧设一排贴帮木柱（2），间距0.5m；在工作面尾巷超前液压单体（3）采用一梁三柱，间距为1m。

[0011] 在上述方案的基础上，进一步加强对顶板的支护，采用“锚+网+梁”的联合支护方式，以增强顶板在来压时的整体性。

[0012] 以下以同煤集团晋华宫矿南山12#层402盘区8210工作面为例，对本发明要求保护的技术方案做进一步说明。

[0013] 晋华宫矿煤田主要分为三大区域：河北区域、河南区域、南山区域。南山区域现主采煤层为12#层402盘区，剩余四个工作面，平均煤层厚度5.7米，为大采高工作面，剩余可采储量728万吨，预计可采期为5年。

[0014] 一、12#层8210工作面概况

[0015] 晋华宫矿南山12#层402盘区8210工作面走向长度1700米，工作面长度163.7米，煤层平均厚度5.7米。工作面可采走向长度为1630米，工作面中部有240米煤层变薄区，工作面里面可采走向590米，外部可采长度800米。工作面北为正在开拓的5208巷，南部为8212面采空区（2011年6月开采结束），西部为盘区辅助皮带巷，东部为实体煤。本工作面采用沿顶留底的采煤法。上覆9#层工作面煤柱375米—542米。

[0016] 工作面伪顶为深灰色砂质页岩，厚度0.8-1.05/0.9米；直接顶为深灰色细砂岩，厚度0—4.16/2.3m，夹小层粉砂岩分布在东部区（正处于应力集中区）；老顶为中粗砂岩，厚度13.57-21.06/18.2米，灰白色中粗砂岩含有FeS2煤条；

[0017] 工作面设备配套：MG-1100/2760-GW型双滚筒采煤机一部，ZZ13000/28/60型支撑掩护式支架98架，SGZ1000/1400型刮板输送机一部，SZZ—1000/375桥式装载机一部，DTL—120/120/3×250型可伸缩带式输送机一部。

[0018] 二、8210面巷道动压区显现特点及应力分析

[0019] 大采高队12#层402盘区8210面，当5210巷推采至286米和330米时，巷道超前200米范围内出现冲击来压，两次来压集中表现为：

[0020] 1、其中底鼓是最为突出的动压显现之一。局部地段底鼓量达１ｍ以上，走向长度达到60米，巷道断面收缩率达到３０％以上，甚至发生巷道顶板坍塌，维护极为困难。

[0021] 2、邻采空区煤柱炸帮，炸帮深度大1.2—2.5米，炸帮长45米，煤柱侧护帮锚栓及护网全部失效。

[0022] 3、顶底板移近量突增，在发生底鼓的同时，也伴随着顶板的下沉和断裂现象。

[0023] 4、工作面尾部区域的支架工作阻力最高达到45Mpa,有12架支架安全阀出现卸载。

[0024] 5210巷压力区可分为三个区域：在工作面前方70米内，巷道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量变形剧烈区；在工作面前方70米-120米内，巷道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量变形趋缓区；在工作面前方120米-170米内，巷道底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量变形稳定区。

[0025] 分析压力情况：

[0026] 1、5210巷南邻8212面采空区，8212面于2011年6月开采结束，采空区老顶仍然处在活动期间，5210巷煤柱侧受8212面采空区老顶活动影响不稳定，对8210工作面产生左向侧向应力。

[0027] 2、尾巷376米—542米为上覆9#层实体煤；煤柱应力集中区一般影响为前后30—60米，最大可达到100米，对8210面产生垂直应力。

[0028] 3、两次压力均为8210工作面正处于周期来压步距；矿压曲线图显现压力值有明显增阻，也对8210面产生后方水平应力。

[0029] 三、预防措施

[0030] 根据现场情况和科学理论，综合考虑采用：支护加固法和卸压法的联合支护法。具体设计如图1所示。

[0031] 1、卸压孔

[0032] 1）在12#层8210工作面5210巷煤柱侧垂直施工卸压孔1。尾巷断面4.3m×3.5m，卸压孔2采用双排布置，间距3m，排拒1m,上排卸压孔距顶板1m。

[0033] 2）钻机采用ZYJ296/168J架柱式液压回转钻机，卸压孔1采用Ø108mm，考虑保护煤柱20米宽，孔深采用10米长。

[0034] 3）要求施工采用从工作面里部向推采方向的施工顺序，为保证施工人员安全要施工地点距工作面不少于50米距离。

[0035] 2.支护加固

[0036] 1）首先针对尾巷煤柱侧炸帮严重，顶板移近量大的现象，决定在贴近煤柱侧支设一排贴帮木柱2，间距0.5米。

[0037] 2）工作面尾巷超前液压单体3的数量进行增加，由原来的两梁两柱变为一梁三柱，间距由1.5米变为1米。

[0038] 3）同时加强对顶板的支护，采用“锚+网+梁”挂联合支护方式，增强顶板在来压时的整体性。

[0039] 3.观测

[0040] 加大对工作面尾巷的宏观和微观的观测，微观工作面采用仪表观测和来压预报，尾巷采用在应力集中区施工顶板离层监测仪观测；要求对微观和巷道宏观变化进行记录和数据分析。通过后几次动压回采观测，没有发生较大的变形，成功地实现了预防目标。

[0041] 采用以上预防措施有效地控制了巷道的底鼓、帮挤、顶板离层、下沉以及断锚索现象。巷道不需要进行起底扩帮等维修工作，节省了大量人力、物力、财力，保证了巷道质量，加强了现场安全工作。未采取措施前工作面为每天推进2刀1.5米，采取预防措施后每天推进7刀，由原计划月产6万吨变为月产18万吨，煤价600元/吨，计算创经济价值6000万元。同时由计划的两个月时间缩短为35天。