唐阳煤矿632工作面冲击危险性评价及卸压技术研究

摘 要：围绕唐阳煤矿632工作面实际情况，运用综合指数法、可能性指数法和经验类比法对工作面的冲击危险性进行了评价。根据评价结果结合实际情况，采取了煤层预注水和钻孔卸压措施，进行了工作面预卸压处理。实现了工作面安全开采。

关键词：冲击危险性 断层 煤层预注水 钻孔卸压

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0069-01

唐阳煤矿632工作面，平均埋深540～720 m；煤厚5.76 m；煤层倾角6°～18°，平均12°；煤岩结构简单，两侧分布F29和DF5大断层；属“断层夹持型”工作面。

1 632工作面冲击危险性评价

1.1 综合指数法评价

1.1.1 地质因素评定

唐阳煤矿632工作面地质因素影响下冲击地压危险性指数Wtl=0.42，介于0.3～0.5之间，具有弱冲击危险[1]。

1.1.2 开采技术条件评定

632工作面开采技术条件导致的冲击地压危险指数为Wt2=0.35，介于0.3～0.5之间，具有弱冲击危险。

1.2 可能性指数法评价

1.2.1 采场应力分布

632工作面埋深按H=700 m计算，煤层上应力集中系数按k=1.3，岩石重力密度γ=2.5×104 N/10-3 m计算，则最大应力为kγH=22.75 MPa，煤层单向抗压强度σc=22.58 MPa，处于发生冲击地压的基本应力水平线上。

1.2.2 煤体冲击倾向性

实验室测试得632工作面煤层的冲击倾向性指数约为WET=5.09，具有强冲击倾向性。

1.2.3 隶属度UIc计算

应力对“发生冲击地压”事件隶属度UIc=0.5。

1.2.4 隶属度UWET计算

冲击倾向性对“发生冲击地压”事件隶属

UWET=1.0。

1.2.5 冲击可能性指数U确定

U =（UIc+UWET）/2 （1）

根据公式（1）可得：632工作面的可能性指数U=0.75。

1.2.6 诊断某一点冲击地压发生的可能性

U=0.75，介于0.6～0.8之间，属可能发生冲击地压工作面，说明632工作面存在一般发生冲击地压的力源条件，在工作面采掘到断层区域或顶板岩层运动时，可能发生冲击地压。

1.3 经验类比法

根据经验类比法分析，632工作面主要冲击地压危险区域有14个，其中微小冲击危险区域8个，一般冲击危险区域5个，较强冲击危险区域1个。

1.4 632工作面冲击危险性评价

综合分析综合指数法、可能性指数诊断法和经验类比法的结果，根据冲击地压分级方法，632工作面整体上具有弱冲击危险。

2 632工作面冲卸压措施

2.1 煤层预注水

2.1.1 理论分析

煤层预注水[2]是在采掘前，对煤层进行全方位、长时压力注水，目的是通过压力水的物理化学作用，改变煤的物理力学性质，减弱或者消除冲击危险。煤层预注水是一种积极主动的区域性防范措施，不仅能消除或减缓动力现象威胁，而且可起到消尘、降温，改善劳动条件的作用。

2.1.2 注水技术方案设计

注水孔在轨道顺槽一则沿倾向下行钻孔布置，与煤层走势一致；注水孔超前工作面煤壁40～100 m，注水孔直径Φ56 mm；注水孔长度为工作面煤体倾向长度2/3；注水孔间距为10 m，平行布置；封孔长度为5 m；初设注水压力不小于5 MPa。如图1所示。

2.2 钻孔卸压

2.2.1 理论分析

钻孔卸压[2]是利用钻孔方法消除或减缓冲击地压危险的解危措施。钻进愈接近高应力带，钻孔冲击频度越高，强度也越大。因此每个钻孔周围形成一定破碎区，当这些破碎区互相接近后，便能使煤层破裂卸压。钻孔卸压的实质是利用高应力条件下，煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，使煤层卸压、释放能量，消除冲击危险。

2.2.2 钻孔卸压技术方案设计

钻孔卸压一般采用大直径钻孔方式。根据唐阳煤矿实际开采条件和施工条件，选取钻孔参数为：钻孔孔深20 m，孔径Φ110 mm，孔距3～5 m，钻孔距离地板1.2 m。

3 结语

（1）唐阳煤矿632工作面属于断层夹持型工作面。

（2）采用综合指数法、可能性指数法和经验类比法得到632工作面具有弱冲击危险性。

（3）采用煤层预注水和钻孔卸压等措施可预防冲击地压的发生。

参考文献

[1] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2] 潘立友，张立俊，刘先贵.冲击地压预测与防治实用技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006：25-34.