下层煤柱区域开采冲击地压分析与研究

论文导读：我矿在14#层404盘区8415工作面5415巷发生冲击地压后，即对我矿14#煤层冲击倾向性进行了鉴定，鉴定结果如下表。
关键词：煤柱区域，冲击地压，分析与研究
 

同煤集团四老沟矿年产260万吨，主采煤层为14#层，其中14#层有分叉合并现象，在301盘区、303盘区、402盘区又分为14-2#层和14-3#层。近年来，随着开采工作面全部转入14#层，上覆11#层采空区留下的面间保护煤柱以及上覆小窑破坏区的不规则煤柱给下层回采带来了诸多影响，在14#层的回采过程中发生了几起冲击地压事故，给矿井安全生产造成了一定的影响，其中最严重的两次均是在工作面推进到上覆11#层煤柱区域下时发生的，由于及时采取了解危措施，从而避免了人生伤亡事故的发生，但给我们留下了深刻的教训。因此，对下层煤柱区域开采冲击地压发生原因的分析与研究具有重要的现实意义。

1、14#层地质及生产技术条件

四老沟矿14#层煤平均厚度3.54米，煤层倾角2°～5°，顶板岩性为粗砂岩、中砂岩及粉砂岩等组成，顶板岩石裂隙较发育，煤层底板为砂质泥岩。发表论文。煤层综合柱状图见图1。

2、冲击地压事故概况

2.1事故概况

自2002年以来，在14#层回采工作面共发生过四次冲击地压事故，给矿井安全生产带来极大威胁，累计影响矿井生产达450h，历次冲击地压情况见下表。

2.2典型事故发生经过

我矿14-3#层402盘区8209工作面截至2009年2月10日夜班共采出460米，2月11日早晨7点42分左右，在2209运输顺槽发生冲击地压，冲击地压致使2209巷460米至740米段造成严重破坏，巷道底鼓0.3～1.2米，巷道左右两帮炸帮0.6米～1.5米，由于底鼓和炸帮造成皮带输送机支撑架发生位移、倾斜、弯曲，部分拉条弯曲变形严重。8207与8209面间保护煤柱炸帮使该段皮带输送机向轨道侧移动了0.5米～1.5米，致使轨道发生弯曲变形。在610米～640米由于巷道左右两帮炸帮和底鼓严重，致使该段30米轨道发生断裂、倾斜。巷道最低处只有1.4米（原净高2.4米），最窄处只有2.6米（原净宽4.2米），移动变电站、转载机及破碎机被压，部分皮带尾跑道被压断。巷道顶板下沉0.3～0.8米，540米—545米处沿8207面煤柱切开。发表论文。在8209工作面，采煤机前行走部减速箱与电控箱间四条对扣螺丝脱扣，1#液压支架处机道顶板塌落约0.5米高，2米宽，液压支架无行程，12#～19#架机道顶板塌落0.6米高。发表论文。冲击地压发生时，正值2月10日夜班工人割完煤，11日早班工人未开工前，未造成人员伤亡。

图2 2209巷冲击地压现场示意图（460～740米）

3、事故原因分析

3.1 14#煤层具有冲击倾向性

我矿在14#层404盘区8415工作面5415巷发生冲击地压后，即对我矿14#煤层冲击倾向性进行了鉴定，鉴定结果如下表。

3.2 8209工作面开采至460米时已进入上覆11#层8210面和8212面间保安煤柱，上层煤柱压力是诱发本次冲击地压的原因之一。

3.3、与8209面2209巷相邻的8207工作面已采，采空区上覆老顶失稳，再加上由8209工作面采动引起的老顶压力重新分布，从而在2209巷产生应力集中是诱发本次冲击地压的原因之一。

3.4、工作面共揭露F1～F10十条正断层，落差为0.3～4.5米，其中F2、F4、F5三条断层均斜穿过工作面，对开采有较大影响，断层等其它地质构造作为煤岩层中极软弱薄层的存在，往往会产生非连续变形与破坏并导致冲击地压的发生。

3.5、8209工作面位于同家梁、白洞、四老沟三个矿交会处的低洼处，即为向斜煤岩构造的中心位置，北面为同家梁矿81128工作面采空区，东面为白洞矿矿界。由此看出，8209工作面正处于老顶应力集中区，再加上受采动影响和上覆11#层煤柱压力传递，三项压力叠加，发生巨大的压力能释放，从而造成2209巷的冲击地压发生。

4、预防措施

（1）从源头抓起，严把设计关，调整采区和工作面布置。工作面设计时尽量避免布置在上覆采空区煤柱下，避免形成应力高度集中区域，

（2）控制煤层贮存能量的条件，对煤柱实施卸压钻孔、煤层注水、卸载爆破等卸压措施，以改变煤体承载能力，使应力集中程度下降，降低煤层的冲击危险性；

（3）在顺槽巷道底板实施卸压切槽，改善底板中的支撑能力并加大煤层和顶板的变形，促使煤层和顶板岩层的变形加大，从而避免煤岩层中能量的高度积聚与突然释放；

（4）在掘进与回采中加强对地质构造附近煤体与顶板的支护，使煤岩体形成稳定结构，避免煤岩体沿断层等软弱体发生粘滑而发生冲击地压，最大限度地降低断层等构造对冲击地压的影响；

（5）采取在顺槽巷道施工放顶孔、煤层高压预注水和煤层深孔爆破等方法，改变工作面周围煤岩层的应力分布，从而控制顶板能量的突然释放和加载，起到防止冲击地压发生的作用；

（6）做好工作面地质预报和矿压观测预报工作，做到超前预防，超前治理；

（7）在巷道掘进和工作面回采中，加强支护质量的监督检查工作，确保安全生产；

（8）加强对员工的防冲意识和自我保护意识教育，提高对突发事故的应变能力。

5、结论

鉴于四老沟矿主采的14#煤层具有冲击倾向性，防冲工作应作为重点工作，应进一步充实防冲力量，加强技术装备，采用电磁辐射法、钻屑法等先进的技术方法来检测、指导冲击地压防治工作，使预测与防治更具准确性与针对性。

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