摘要：冲击地压作为深部回采中十分常见的一种地质现象，严重威胁矿井生产安全。矿井管理者必须高度重视这一问题，在开展回采作业的同时，积极组织专业技术人员在立足实际的基础上，总结具有针对性的井下冲击地压防治措施，为保证矿井生产安全和提升综合效率提供坚实保障。
关键词：回采期间；冲击地压；防冲措施
引言
冲击地压是煤矿开采过程中面临的主要动力灾害，近年来，随着煤矿开采向深部发展，冲击地压问题越来越突出。冲击地压是指随着掘进工作面和开采工作面的不断推进，受采动影响的围岩体，尤其是工作面前方的煤体，由于储存的弹性应变能的瞬间释放，从而产生的一种复杂的矿山动力现象。冲击地压发生时，不仅伴有巨大的空气动力冲击，而且还会引起煤与瓦斯突出、矿井突水等其他灾害的发生，具有很强的破坏性。
1冲击地压的发生机理
冲击地压的发生是有条件的，是煤层条件和应力条件等共同作用的结果。具有冲击倾向性的煤岩体是冲击地压发生的前提条件，煤岩体积聚的弹性应变能得以释放的充足空间是冲击地压发生的必要条件，使煤岩体不断积聚能量的应力加载条件是冲击地压发生的诱发条件。上述三个条件必须同时具备，冲击地压才会发生。
根据煤岩冲击失稳的物理特征，冲击地压分为岩爆型冲击地压、顶板垮落型冲击地压和构造型冲击地压三类。岩爆型冲击地压指煤岩体不断积聚弹性应变能，当能量达到煤岩的承载极限时，煤岩发生的瞬间爆炸式破坏，主要表现为煤体的弹射和抛出。顶板垮落性冲击地压指回采工作面推过后，上部厚而坚硬的顶板一直未垮落，当悬顶面积达到一定的值时，顶板突然折断从而引起的强烈冲击波破坏。构造型冲击地压主要发生在构造条件复杂的地质环境下，由构造应力集中引起的煤岩失稳冲击破坏。
根据发生的地点不同，可以将冲击地压分为掘进冲击地压和回采冲击地压两类。掘进冲击地压发生在巷道掘进过程中，与巷道的布置位置及方式有关。回采冲击地压发生在回采工作面的推进过程中，与回采工作面的长度、回采速度及顶底板煤岩性质有关。
根据埋深冲击地压可分为浅埋煤层冲击地压和深埋煤层冲击地压两类。浅埋煤层由于埋深浅，煤层的原岩应力较小，坚硬顶板的突然垮落是造成冲击地压灾害的主要原因。深埋煤层由于原岩应力较大，并且地质条件复杂，冲击地压受多种因素的共同影响。
2工作面概况
6307工作面为630采区第三个回采工作面，位于630回风大巷西南侧，东南8m为已回采结束的6306工作面，西部未开拓。6307工作面里段净宽180m、外段净宽60m，可采长度1636m，工作面煤层厚度8．1m～10．4m，平均9．44m。工作面内受断层及小褶曲影响，煤层略有起伏，煤层倾角0°～7°，平均3°，倾向180°～290°。老顶为中砂岩，平均厚4．7m，直接顶为泥岩，平均厚度4．9m，直接底为粉砂岩，平均厚度3．2m。6307工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤法开采，全部垮落法管理顶板。
3冲击危险分析
根据天地科技股份有限公司《6307工作面冲击危险性评价报告》可知，影响6307工作面安全生产构成威胁的冲击危险因素主要有地质因素及开采技术因素两类，其中地质因素包括煤岩层特性、埋深、顶底板岩性及地质构造，开采技术因素包括覆岩活动、顶板管理及推采强度。
3.1地质因素
根据中国矿业大学鉴定，判定6307工作面煤岩的冲击倾向性类别为Ⅱ类，即弱冲击倾向性。3煤层顶板各分层弯曲能量指数UWQS=34．83kJ，判定冲击倾向性类别为Ⅱ类，为弱冲击倾向性。开采煤层埋深越大，开采深度越大，冲击地压发生的可能性也越大。当采深接近800m时，冲击危险指数（Wt）急剧增长。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆6307工作面煤层埋深940m～982m，从开采深度来看，该工作面回采期间具有冲击危险性。煤层上方的坚硬厚层岩石易形成悬顶，在顶板断裂垮落过程中释放大量能量，可能引起冲击地压事故。断层是由于地壳的运动引起的，断层附近往往存在较大的构造应力，开采活动可能使断层活化，会释放大量弹性能，因此断层附近应划分为冲击地压重点防治区。根据三维地震勘探和巷道掘进实际揭露资料分析，6307工作面开采范围内地质构造简单，在巷道掘进开拓期间，未揭露三维地震勘探的EF27H=0～13∠71°断层，巷道掘进中实际揭露断层5条。
3.2开采技术因素
顶板岩层的运动规律直接影响顶板岩层中弹性能的释放形式以及向煤体传递应力和弹性能的强度，回采过程中必须注意初次来压及周期来压期间的顶板管理。参考相邻工作面回采时顶板来压规律，预测6307工作面回采期间基本顶初次来压步距30m～45m，顶板周期来压步距为30m左右。此外，周期来压步距受顶底板岩性、地质构造及推采速度等因素影响，应通过矿压观测系统结合现场实际及时分析预测周期来压。6307工作面平均开采深度960m，根据启动距L=（0．25～0．5）×采深H，可预测工作面推采240m～480m时地表开始活动。6306工作面回采240m后，地表下沉100mm，根据6306工作面实际分析，预计6307工作面推采240m左右时，覆岩活动会传递到地表。若工作面推采300m后地面仍无明显变化，需降低推采速度，加强工作面支护管理，同时提高岩移观测频率。
工作面开采首次“见方”时，由于悬顶过大，矿压显现剧烈，工作面采场顶底板的应力较大，此时易发生冲击地压事故，是冲击地压的重点防治阶段。6307工作面宽220m，当回采150m～250m时，为工作面首次“见方”，应重点防治。根据矿井微震活动与推回采速度的相互关系，回采速度越大，顶板周期来压越剧烈及顶板矿压显现越剧烈，不利于防冲管理及安全生产。因此，6307工作面在强冲击危险区内生产时，应根据监测情况严格控制推采速度，每天推采不允许超过6m，并保证匀速推采。6307工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤一次采全高采煤法开采，全部垮落法管理顶板。放顶煤开采的采场支承压力分布范围较大，周期来压期间动力显现较为明显。结合影响冲击地压的地质因素和开采技术因素，根据防冲评价可知，冲击地压危险性综合指数0．62，工作面冲击危险等级为中等冲击危险。
4危险区域划分及监测解危措施
根根据以上冲击危险因素，结合工作面实际，将6307回采工作面划分为14处强冲击危险区，其余位置为中度冲击危险区。6307回采工作面采用以钻屑法为主，微震监测、煤体应力监测、矿压在线监测及动力显现等多种监测手段相结合的方法，综合判定工作面冲击危险程度。根据冲击地压监测，结合常规矿压观测结果，预报冲击危险区域，对预报有冲击危险的区域必须采取爆破卸压、煤层注水、大直径钻孔卸压等措施进行解危，然后再用钻屑法检验卸压效果，直至消除冲击危险为止。6307工作面煤层厚度达10m，地质条件比较复杂，发生冲击地压的可能性较大，掘进期间对两顺槽采取钻孔卸压措施，保证施工安全。工作面回采期间主要采取孔径44mm、孔深14m、孔间距20m的大钻孔卸压及超前断顶爆破等综合措施。
结束语
随着开采深度和开采强度的增加，煤矿发生冲击地压灾害日益加剧。因此，研究工作面回采期间冲击地压防冲设计具有重要意义。通过分析唐口煤矿6307工作面地质状况和开采工艺，对开采技术中的顶板来压规律、顶板管理方式及回采速度进行分析，并提出合理可靠地防冲设计。
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论文作者:曲乐明,居昌波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：工作面论文; 地压论文; 顶板论文; 煤层论文; 地质论文; 应力论文; 发生论文; 《基层建设》2019年第8期论文;