淮北矿业集团袁店二井煤矿 安徽 亳州 涡阳 236800
【摘 要】煤矿动力灾害是地球内动力驱动地壳运动和开采扰动的共同作用所造成的结果。本文通过对海孜矿Ⅲ1011工作面回采期间动力灾害预测指标测定，研究煤矿动力灾害特性，从而制定动力灾害防治措施，通过这些措施的有效落实，保证了采煤工作面的安全顺利回采。
【关键词】动力灾害；预测指标；防治措施；预处理措施；及时解危措施
煤矿动力灾害是地球内动力驱动地壳运动和开采扰动的共同作用所造成的结果，煤矿动力灾害主要发生在地质构造比较复杂、地应力较大、断裂活动比较显著的矿区。煤矿动力灾害的发生机理十分复杂，一般认为其机理为岩体储存的弹性能大于岩体破坏的塑性耗能，剩余能量以动能形式产生冲击波向周围传播。[1]随着煤矿开采深度的增加及地质情况的变化，煤矿动力灾害愈来愈突出，主要表现在煤与瓦斯突出和冲击矿压。我国主要采煤省区不同程度地受动力灾害的威胁。
本文通过对海孜矿Ⅲ1011工作面回采期间动力灾害预测指标测定，研究煤矿动力灾害一定的规律性，从而制定动力灾害防治措施，通过这些措施的有效落实，保证了采煤工作面的安全顺利回采。
一、工作面概况
淮北矿业集团海孜煤矿Ⅲ1011工作面为海孜煤矿Ⅲ101采区东翼第一个回采工作面，东到DF34断层，西至DF10断层，浅部为Ⅱ10113采空区，深部为预留煤柱（120m），收作线位置距DF10断层40m，见图1。工作面走向长468m，倾斜宽142m，煤厚1.4～6.9m，平均3.6m，可采储量31.2万吨，开采标高-630.7～-721.4m。
Ⅲ1011工作面整体为一NW向倾斜单斜构造，地层产状变化较大，一般在10°～21°之间，平均16°，根据巷道实际揭露情况：工作面断层较发育，揭露大小断层共计17条，落差在0.2～24m之间。回采范围内主要受4条断层影响，其中DF6在机巷为落差2.5m的正断层，在切眼为落差5.0m的逆断层；DF5正断层沿回采方向延伸，走向上影响约180m。同时工作面回采期间不排除揭露落差小于3.0m的隐伏断层。Ⅲ1011工作面上覆未发育火成岩。
工作面回采煤层为10煤层，煤种为焦煤，属煤与瓦斯突出煤层，实测最大原始瓦斯压力为1.8MPa，最大原始瓦斯含量8.53m3/t。经区域解突措施后最大残余瓦斯含量为3.47m3/t，最大残余瓦斯压力0.22Mpa（表压）。
工作面采煤方法为综合机械化采煤，直接冒落法管理顶板。支架选型为ZY6800/19/40。
二、提前准备工作
1、地面注浆充填
2015年7月11日至10月1日对上区段Ⅱ10113离层区实施了注浆充填，累计注干灰量33763t。形成了一定宽度的支撑带，达到了设计提出的预期目的。项目于2015年10月18日通过专家阶段成果评价。
2、地应力监测系统
于2015年10月8日开始安装，10月20日安装调试完成。分别在Ⅲ1011机、风巷各安装了7组共28个监测探头，每组间隔为25m，深浅结合，深孔10m，浅孔5m，初始压力5Mpa。
3、超前大直径深孔卸压
于2015年10月6日早班开钻，孔径133mm，孔深不小于90m，孔间距2m。截至10月28日已完成4018.7m/44孔，超前工作面118m。
4、动力灾害危险性评价
项目由中国矿业大学承担，于2015年8月提交《海孜煤矿Ⅲ1011工作面动力灾害分析与防治方案》报告，2015年10月18日集团公司组织专家进行验收，并通过。报告确定III1011工作面冲击危险性综合指数为0.38，等级为弱冲击危险。
三、动力灾害预测指标
1、微震指标
通过SOS微震监测系统对矿震进行监测，分析矿震能量、频次、震源分布及震动原因，预测工作面动力灾害危险等级及区域，确定安全回采措施。微震监测法预警指标主要是根据矿震单次能量和累计能量进行危险等级划分（见表1）。若震源平面位置距工作面最小距离大于100m，按下表降低一个等级。[2]
2、∑E>107J/每5m推进度
根据工作面预测结果进行不同等级的预警，必要时实施相应解危措施，经效检达标后方可继续回采。
2、地应力指标
当浅孔（5m）和深孔（10m）地应力监测传感器压力达到13MPa和15MPa时，进行预警，预警时结合钻屑指标进行验证，若钻屑指标超临界值则启动卸压措施；若钻屑指标正常可根据钻屑指标适当调整应力预警值，使之符合工作面实际。
3、钻屑指标
结合淮煤通地便〔2015〕354号《关于海孜矿Ⅲ1011工作面瓦斯综合治理方案的批复》要求，“执行每循环工作面连续预测，钻屑量 Smax＜3Kg/m时方可回采”，确定指标为Smax＜3Kg/m。
钻屑采取方法为孔间距10m，深度不小于10m，孔径42mm，2m后每米量取钻屑量。每循环预留不小于3m超前距。
4、矿压指标
工作面采用KJ216在线监测系统实时监测支架工作阻力，准确掌握工作面顶板来压情况，分站工作阻力≥40Mpa时，若巷道围岩变形异常、煤壁出现大面积片帮，立即停止作业，撤出作业人员，采取解危措施，并验证有效后方可恢复生产。[3]
5、瓦斯涌出指标
在正常状态下，当工作面瓦斯涌出忽大忽小、急剧增大等异常时立即停止作业，采取措施。
6、抽采指标
每天分析抽采浓度、流量、负压等相关数据，若出现变化幅度超过20%，立即停止作业，采取措施。
四、动力灾害防治措施
针对Ⅲ1011工作面回采过程中出现的动力灾害危险，按照图2所示流程图采取措施进行防治。
（一）预处理措施
1、离层注浆充填
Ⅲ1011工作面回采过程中采用随采随注的及时注浆充填方式。
2、大孔径深孔卸压
风巷超前工作面100m钻孔卸压，孔径133mm，孔深不小于90m，孔间距2m，
3、工作面顺层钻孔卸压
对于风巷超前卸压钻孔未控制区域，在工作面内施工超前卸压钻，孔深25m，孔间距5m，孔径89mm，超前距不小于15m。
（二）及时解危措施
在预处理措施基础上，仍发生动力灾害预测综合指标预警，则采取以下及时解危措施。
1、大孔径浅孔卸压
（1）巷道两帮：超前100m向工作面补充施工大直径钻孔，孔深15m，孔间距2m，孔径133mm。
（2）巷道底板大直径钻孔卸压：对于局部区域巷道底板留有厚度大于1m的底煤时，在巷道底板中部，施工大直径卸压钻孔。
当监测仍有动力灾害危险时，在两孔中部再施工一个钻孔进行及时解危，或对已有钻孔进行套孔二次卸压。
2、煤体卸压爆破
采用大直径钻孔卸压后，仍不能消除动力灾害危险的区域，以及监测有危险的区域，可采取煤体爆破进行卸压处理。在危险区域前后各15m范围内煤壁进行爆破卸压。如图3所示。
3、强制放顶
若动力灾害危险与工作面老顶密切相关，可采用深孔爆破强制放顶。强制放顶之后超前工作面提前对工作面顶板沿倾向进行预裂爆破。
参考文献：
[1]张凤嘉，刘禹含，雷耀龙.煤矿动力灾害发生机理[J]. 都市家教月刊，2013（8）：218-218.
[2]韩洪举，金思德，张志强.SOS微震监测系统的研究与应用[J]. 中小企业管理与科技，2012，（24），TD326.
[3]门河，王大军，曹立全.关于采用KJ216煤矿顶板动态监测系统预测周期来压和瓦斯涌出的研究[J]. 中国科技纵横，2013（24）：188-188.
作者简介：方亮（1983.11 -），浙江湖州人，男，工程师，2006年毕业于安徽理工大学，从事煤矿安全技术管理工作。
论文作者:方亮
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/9
标签：工作面论文; 灾害论文; 动力论文; 煤矿论文; 指标论文; 断层论文; 瓦斯论文; 《低碳地产》2016年13期论文;