工作面掘进期间冲击地压监测治理方案及安全技术措施

兴隆庄煤矿10303工作面轨顺切眼掘进期间冲击地压监测治理方案及安全技术措施编制单位：防冲办编 制 人：张云宁 王庆编制日期：2012年4月12日矿 审 批 意 见 技 术 科： 2012年 月 日防 冲 办： 2012年 月 日通 防 科： 2012年 月 日地测中心： 2012年 月 日调 度 室： 2012年 月 日安 监 处： 2012年 月 日分管副总： 2012年 月 日总工程师： 2012年 月 日10303工作面沿空轨顺掘进、切眼贯通及开宽，受煤层地质条件、10302工作面采空区和东滩矿14310工作面采空区等影响，掘进期间局部易产生压力集中，具有冲击危险性。为保证掘进期间安全生产，特编制冲击地压监测治理方案及安全技术措施。一、10303工作面概况及冲击地压危险预测10303工作面位于十采区中部，东部为10302回采工作面（正在回采），西部为10304设计工作面，与10300皮带下山相邻，切眼临近矿井边界保护煤柱与东滩矿相邻，停采线至工业广场保护煤柱，与十采一横轨道巷相邻。工作面埋藏深度：377.8600.8m。10303工作面所采煤层为下二叠系月门沟统山西组底部之3煤，以亮煤为主，含镜煤条带，属半亮型煤，煤层倾角218,平均6。煤层结构复杂，在距顶板2.83.0m 发育一厚0.03m左右之炭质泥岩夹矸， 距底板3.03.2m 发育一厚01.55m 左右之炭质泥岩夹矸。煤层厚度一般在6.209.90m，平均8.78m，普氏硬度f=2.3。 10303工作面运顺、轨顺、切眼设计长度分别为2600m、3040 m、196m，其中运顺2600m及切眼导硐150米已施工完毕。10303轨道顺槽与10302运输顺槽中-中平距8.0m平行布置，为大断面沿空掘巷，上净宽4800mm、下净宽5400mm、巷高35004000mm，目前该巷下段沿10302大面采空区向下掘进，距离切眼下头还有约210m。10303工作面切眼临近矿井井田边界，与东滩矿14310工作面（已回采）相距50m，扩宽后为净宽8500mm、巷高3200mm，下一步轨顺下段施工至切眼下头后，将右拐弯施工约55m与切眼导硐停头探放水位置贯通。经分析，10303轨顺下段切眼以外100m以及切眼范围，受煤层地质条件、10302工作面采空区和东滩矿14310工作面采空区等叠加影响，为冲击地压危险区域。如下图所示。 图1 10303工作面冲击地压危险区域划分二、冲击地压监测方案1、钻屑监测钻屑监测是通过在煤层中打直径42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别矿压危险的一种方法。1）监测孔布置10303沿空轨顺及切眼导硐掘进期间钻屑法监测孔布置监测地点为10303轨道顺槽及切眼掘进时的两帮和迎头。在冲击地压危险区域划分范围内，迎头及以外50m范围布置测点。迎头布置1个测点，巷道两帮每20m布置一个测点，共布置7个监测孔，孔深均为10m。若出现应力异常时，加密监测孔数量（10303轨道顺槽沿空侧不布置监测孔）。如图1-1所示。图1-1 10303轨道顺槽及切眼导硐掘进期间钻屑法监测孔布置图10303切眼刷大期间钻屑法监测孔布置在切眼刷大期间，扩宽侧自迎头向前30m范围内布置2个钻屑监测孔，其中迎头向前510m布置第1个监测孔，第二个监测孔与第一个间隔20m布置；迎头向后50m范围内布置3个钻屑监测孔，其中迎头向后510m布置第1个监测孔，第二、三个监测孔与第一个分别间隔20m、40m布置；非扩宽侧每隔20m布置一个监测孔，共布置3个，孔深均为10m。若出现应力异常时，加密监测孔数量。如图1-2所示。图1-2 10303切眼刷大时钻屑法监测孔布置图2）监测内容及方法采用风动或煤电钻打孔，螺纹式联接的麻花钻杆，每节长1.0m，42mm的钻头，钻孔的深度为10m，孔距底板1.2m1.5m，单排布置，钻孔方向为平行于煤层，垂直巷帮。用胶结袋收集钻出的煤粉，用测力计称量煤粉的重量，每钻进1m测量1次钻屑量。采用专用表格记录打眼地点、时间、钻屑排出量，以及打眼过程中出现的钻杆跳动、卡钻、吸钻、劈裂声和微冲击等动力现象。用煤粉量判别工作地点冲击危险性的指标，可参照表1-1的规定，结合实际情况执行。在表中所列的钻孔测量深度内，实际钻粉率达到相应的指标或出现钻杆卡死等现象，可判别为所测地点有冲击危险（钻粉率指数1.5即为超标，必须采取卸压措施）。 表1-1判别工作地点冲击危险性的钻粉率指标钻孔深度/煤层开采厚度1.51.533钻粉率指数1.5234注： （1）钻粉率指数每米实际煤粉量/每米正常煤粉量（2）正常煤粉量可在正常应力区测定3）监测周期：根据巷道掘进速度每周监测3次；在应力集中的特殊地段及粉量出现的异常区域，加大监测次数，每天或每班监测1次。2、围岩变形监测围岩变形监测主要监测顶底板移近量和两帮变形量，采用“十字断面快速观测法”进行测点布置，其具体布置位置如下图1-3所示。图1-3 “十字断面法”测点位置图围岩变形测点主要从迎头后5m左右开始布点，每隔50m布一个测点，也可根据掘进巷道具体情况进行调整。在巷道两帮及顶板选择合适的观测位置后，设围岩观测基点，并按一定的时间间隔，用测枪和测线绳分别测量AB、CO、BO等各测点间的距离，即可计算出位移量。两测点相邻两次测试数据的差值即为两点相对移近量，以此累加相邻两次测试数据的差值即可得两点相对总移近量。为了能够在第一时间及时的观测到巷道的变形规律，每13天观测一次，连续观测至工程竣工。在所掘10303轨顺（切眼以外100m段）、切眼内分别每间隔30m、20m安装一组顶板离层仪，用来检测顶板离层情况。每天有区队专门人员测读并记录，防冲人员每周不少于3次对顶板离层仪进行观测，并做详细记录，变形明显时，加密观测。根据巷道围岩变形量和顶板离层量来分析围岩变形规律。三、冲击地压治理方案为防止掘进期间冲击地压的发生，在应力集中的特殊地段及监测（观测）出现的冲击地压危险区域，优先采取煤体大直径钻孔卸压措施，效果不好时，可采用钻孔爆破卸压措施。1、大直径钻孔卸压当采用钻屑法检测到有冲击危险时，在掘进迎头后方50 m范围及冲击危险区域，每隔1.5 m实施一组钻孔，按三花眼布置，垂直于实体煤帮，距离底板0.81.5 m。每组钻孔（按三花眼布置）的单孔直径为6575 mm、孔深15m。迎头布置两组钻孔，孔深15m。钻孔平面布置示意图如图1-4所示。图1-4 掘进工作面两帮及迎头大直径钻孔布置图2、钻孔爆破卸压1）钻孔布置：在监测有危险区域布置。钻孔间距为1015m，与之前的大直径卸压孔错开。2）凿眼：使用手持式风钻配合381000mm的可接式麻花钻杆、42mm钻头打眼，打眼时使用水管洒水降尘。3）爆破参数：炮眼钻孔布置在距底板1.01.3m处，单排布置，通常用风钻（煤电钻）打眼，孔距1020m（重点区域间距适当加密），孔深1015m，钻孔垂直于巷中，每孔装药量按不超过孔深一半或封孔长度不小于5m确定，尽可能提高每米装药量，并尽量做到耦合装药。药卷可用非金属材料绑扎，用安全导爆索连接或多雷管起爆。其余部分用粘土炮泥填满、封实。钻孔平面布置示意图如图1-5所示。卸压后经钻屑法验证，仍具备冲击矿压条件时，在验证点及向两侧各5m处打卸压爆破钻孔进行再次爆破卸压。爆破参数应按生产地质条件和冲击危险程度适当进行调整。图1-5 爆破孔布置四、安全技术措施1、防冲监测及解危工作必须按冲击地压防治实施细则及相关规定执行。2、有冲击危险的掘进迎头向外150m范围内，禁止存放钢性材料和备用设备，保持畅通及足够断面；确需存放的设备材料及正在使用的设备要生根联牢，堆放高度不超过0.8m，支柱要与顶网连接并按规定连锁好；电缆吊挂留有垂度；各类管路吊挂高度不应高于0.8m。3、所有在冲击危险区域作业的人员都必须接受有关冲击地压知识的教育，熟悉冲击地压发生的原因、条件、征兆以及应急措施，现场发现高危异常现象必须立即撤出，并服从防冲管理人员的指挥和安排。4、施工单位作业人员到达冲击危险区域必须先检查、后工作。施工前，跟班队干部、当班班（组）长必须认真检查工作地点及其后路出口的安全情况，发现问题及时处理，支护不完好的必须加固可靠，确保后路畅通。5、防治冲击地压的专门措施，必须传达到在该区域的施工单位、安监处、防冲办及与该区域相关单位的每位施工人员。6、分析或监测确认具有冲击危险的区域，迎头以外150m范围必须采取危险区限员制度，具体要求如下：悬挂醒目的冲击地压警示牌，注明在此区域作业人员注意事项。悬挂限员牌板，掘进迎头作业人员不超过12人。无关人员严禁在该区域逗留。7、施工钻屑法和卸压爆破孔作业前必须由瓦检员检测作业区域的瓦斯浓度，瓦斯浓度1%时严禁施工。8、当某区域存在冲击危险或正在进行解危作业时，与防冲无关的人员严禁进入该区域，相关设备不得运转。9、解危作业人员和在冲击危险区域作业人员应时刻注意围岩运动变化情况，发现异常立即撤出，并设好警戒，同时将该情况详细向矿调度室汇报。10、打钻地点出现以下情况，先将人员撤到安全地点，待压力稳定后，经跟班人员检查，确认无危险后，再进行煤粉监测。有较大的煤体突出，煤壁突然外鼓。煤壁有连续爆响、煤炮声不断、围岩活动明显加剧。当压力异常时，要先大直径钻孔卸压，解危后再进行打钻工作11、打钻时伴随严重动力现象时，要抽出钻杆，待压力稳定后再继续工作。卡死钻杆后，应在该孔附近另打卸压钻孔。12、在冲击地压危险区段进行爆破作业或卸压爆破时，必须保证躲炮距离和躲炮时间，躲炮半径不小于150m，躲炮时间不小于30分钟。13、卸压爆破前必须在所有可能接近爆破区域的通道设专人警戒，并严格执行“一炮三检”、“三人连锁”放炮制度。14、采用爆破卸压解危时，必须执行一次起爆一个炮眼，严禁多个炮眼一次起爆。15、巷道内支护用的锚杆、锚索，应当采取可靠的防崩措施，并由生产区队在规程措施中明