鹤岗矿业公司振兴煤矿黑龙江鹤岗154103
摘要：通过对开采条件相当复杂的振兴煤矿冲击地压原工作面设计方案进行危险冲击分析后，得出原设计方案容易形成孤岛煤柱的结论，并按照原设计方案进行掘进工作，在穿越应力集中区时会产生安全隐患。为了解决以上几点问题，将采掘工作产生的冲击危险性降到最低，对原设计方案进了大幅优化，解决了原设计方案中对冲击地压地质灾害考虑不足问题，并对冲击地压工作面前期准备工作应注意的相关技术措施进行了分析，为相同条件下的以降低采掘期间冲击危险性及缓解采掘接续紧张为出发点，对原设计方案进行优化，解决了原方案中不利于冲击地压灾害防治的问题，为相似工作面巷道条件的设计提供了一定参考依据。
关键词：冲击地压；工作面；设计；优化
引言
目前，随着煤层开采向深部延伸，在许多矿区出现了冲击地压现象，因此造成了重大的经济损失，越来越多的学者致力于冲击地压预测预报及防治研究，为矿井安全生产提供科学的指导。但是，仍然不时出现冲击地压现象。因此，关于冲击地压的研究仍需进一步研究。
1振兴煤矿工作面情况简介
振兴煤矿9号煤层2区段（为方便阐述本文称之为2区段）整体走向较缓微斜，赋存稳健。有一条深度为4米呈东西走向的断层在2区段内部。2区段煤层倾斜角度为20度到25度之间，平均倾斜度为23度，煤层厚度在4.5米到8.1米之间，平均厚度为6.66米，煤层结构均为半光亮型煤，结构较为简单。煤层顶板结构组成从下至上依次按照40米厚粗砂——10米细砂——0.9米粉砂均匀分布排列。其中9号煤层与上层8号煤层和下层11号煤层距离分别为70米和25米，其8号煤层和11号煤层均禁止开采。
29号煤层2区段原工作面巷道设计方案及冲击危险分析
2区段在原设计方案种被划分为ABC3个区域进行回采，其中A区代表北侧工作面，B区代表中间工作面，C区代表南侧工作面。从原设计方案可知A区工作面巷道走向为550米，倾向为157米，B区工作面巷道走向为385米，倾向为132米，C区工作面巷道走向为336米，倾向为198米。其中A区开采方式采用放顶方式；B区开采方式采用上分层方式。原设计文件中对回采顺序规定为：
（1）沿底回采A区工作面沿着底部回采，与此同时回采B区工作面上分层，当B区工作面回采完毕后，继续沿着底线向南侧推行A区工作面，一直推行到禁采区停止，C区工作面巷道最后回采。
（2）原设计方案存在的冲击危险性。通过相关理论可以发现原设计方案存在如下几种冲击危险因素。1）在A区工作面巷道回采接近尾声时极其容易出现3侧孤岛。当B区工作面巷道回采接近尾声时，最后回采的A区工作面巷道上区段将形成采空区，B区工作面巷道形成采空区以及正在回采的A区工作面巷道采空区，形成3面采空区包围的孤岛煤柱。煤柱面积随着工作面开采工作的不断推进变得越来越小，大量的理论和实践证明，冲击地压在对孤岛煤柱开采的过程中极易形成。从煤矿工作面地层构成来看，较为厚且坚硬的砂岩是2区段煤层顶板的主要成分，这使得处于边缘的采空区受到了较大的内部支撑，不容易脱落；由于采空区有较大面积的悬露空间，形成的煤柱将受到来自3侧采空区支撑压力叠加作用，使得煤柱受到的应力大幅度集中，导致煤柱失稳性冲击地压形成的概率较大。2）A区工作面中向南侧延长部分即进风巷道在延长过程中穿过了应力集中区，B区工作面的上部回采后，北部工作面进风巷将沿底继续向南延伸，由于北部工作面倾向宽度较大，下分层进风巷相对上分层工作面外错布置，外错平均距离达10米以上。外错平均距离的数值与该区域采空区侧向受到的压力情况关系密切。根据案例项目历史研究数据，A区工作面延长段的掘进工作是在该段受到的应力最大时进行的，所以A区受到的冲击危险系数较大。3）采掘工作产生的扰动与区域之间接续存在的关系。当下分层的回采工作面巷道向南侧延长在B区回采工作之前进行，上分层回采扰动将增加下分层掘进巷道的冲击危险性；当下分层的回采工作面巷道向南侧延长在B区回采工作之后进行，势必导致工作面接续紧张。
39号煤层2区段工作面巷道优化设计方案
改进后的工作面巷道由原来的ABC三处工作面，变成一处工作面。上分层B区工作面巷道禁止回采工作提前进行，取而代之的是将2区段A区域的切眼为切入点，利用放顶煤开采策略，从切眼逐渐向南侧推进工作面。C区工作面巷道与原设计方案工作面巷道由较大变动，通过缩小回采宽度来代替原设计的单独掘进，缩小回采宽度以B区工作面巷道相匹配为宜。增加冲击危险因素的可能在2区段优化后的设计方案中降到了最低，但优化方案中降低冲击危险因素是需要巷道通风和巷道接续工作满足常规需求的前提下才能实现。由于工作面巷道切眼支架在设计方案未进行优化前正处于安装阶段，当时当设计优化后，已经安装完毕的工作面巷道支架应该有序撤出。对B区工作面切眼进行微振活动监控后，发现B区工作面切眼处于频繁振动中，这是主要是因为A区工作面回采作业时引起的。回采作业对切眼震荡的影响随着工作面不断推进而变得越来越严重，所以必须尽快有序撤离支架，降低冲击危险系数。切眼支架撤离与回采工作切忌同步进行。为了确保工作面巷道始终连续不间断推进，且在确保安全情况下连续推进，掘进方案在优化设计方案中提出了几点要求。首先回风巷道在回采初期采用双向掘进，所谓双向掘进是指A去工作面巷道直接向南侧延长而从石门向回风巷掘进是沿着北侧，而且二者是齐头并进，同步进行的。根据以往掘进速度，在优化设计方案下形成二者之间贯通大概需要60天左右。之后为了保证整个巷道通风良好，从石门向南侧掘进是单向进行的。利用爆破工艺巷道代替原来的B去工作面回采巷道，可以有效将煤层中炮孔长度降低，炮孔长度降低后可以有效提高爆破，同时将爆破巷道与回采巷道工作之间的冲突降到最低。
结束语
优化设计方案通过将2区段进行整体回采取代原设计方案的分区回采，有效的避免了原设计方案下形成孤岛煤柱的可能，将原设计方案中无法解决的冲击危险性减到了最低。
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