忻州窯井田位于大同煤田東北端，井田呈一不對(duì)稱的向斜構(gòu)造（忻州窯向斜），向斜軸位于井田中央。近期以來，忻州窯礦11#層305盤區(qū)連續(xù)發(fā)生了多起沖擊礦壓現(xiàn)象，給該礦的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的威脅。從已發(fā)生沖擊地壓的情況分析，大都發(fā)生在采掘巷道，其主要的表現(xiàn)形態(tài)為：巷道煤壁突然炸幫，深度最大達(dá)2.0米，長(zhǎng)度30～100余米，巷道支架全部損壞，頂板下沉，底板鼓起，巷道斷面收縮，片幫浮煤堆積嚴(yán)重，造成系統(tǒng)受阻，甚至造成風(fēng)橋、密閉嚴(yán)重?fù)p壞，形成安全隱患。因此必須采取科學(xué)有效的監(jiān)測(cè)與防治。
一、沖擊地壓的成因分析
1.地質(zhì)因素的影響
忻州窯礦的頂板、底板、煤都堅(jiān)硬，“圍巖－煤體”系統(tǒng)更容易積聚高的彈性能，為沖擊地壓的形成創(chuàng)造了前提條件。現(xiàn)這正在內(nèi)開采的11#層305盤區(qū)的圍巖物理力學(xué)性質(zhì)見下表：
忻州窯礦11#層305盤區(qū)圍巖物理力學(xué)性質(zhì)
2.開采因素的影響
①堅(jiān)硬頂板不易垮落或垮落不充分形成拱狀冒落，特別是綜采工作面順槽頭尾落三角區(qū)，在隔離煤域的頂板，在隔離煤柱上形成懸臂梁，造成煤柱應(yīng)力增高，隨著相鄰工作面的開采柱上形成應(yīng)力疊加，當(dāng)工作面老頂懸梁跨度達(dá)到一定長(zhǎng)度折斷時(shí)，則在煤柱上突然加載和釋放能量，從而造成沖擊礦壓的發(fā)生。
②多煤層近距離重復(fù)開采，上層煤柱的集中應(yīng)力向下傳遞，特別是孤立塊段的煤柱，應(yīng)力集中系數(shù)成倍增加，對(duì)下層開采造成嚴(yán)重的威脅。
③盤區(qū)雙翼布置相向開采、單翼布置往復(fù)式開采，造成盤區(qū)巷道煤柱產(chǎn)生應(yīng)力疊加，極易發(fā)生沖擊礦壓。
二、積極進(jìn)行有效的沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作
如何才能夠開展積極有效的沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作呢？經(jīng)過近幾年的工作實(shí)踐摸索，忻州窯礦形成了一套切實(shí)可行的沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法。
1．評(píng)估待采、掘區(qū)域在未開采前的沖擊地壓危險(xiǎn)程度，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)（早期預(yù)測(cè)）。
即首先對(duì)本礦已發(fā)生過和未發(fā)生過的沖擊地壓區(qū)域的生產(chǎn)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，用經(jīng)驗(yàn)類比法和綜合指數(shù)分析法評(píng)估待采、掘區(qū)域沖擊地壓危險(xiǎn)程度和防治級(jí)別（如在305盤區(qū)11#層8511面、8508下面未開采前防沖辦對(duì)兩個(gè)采面分別進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估），將待采、掘區(qū)域劃分為重點(diǎn)防治區(qū)、中等防治區(qū)、一般防治區(qū)，確定待采、掘區(qū)域沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)程度的高低，這樣便可使設(shè)計(jì)部門及各生產(chǎn)隊(duì)組和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)待采、掘區(qū)域的沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)程度做到心中有數(shù)，采取有效的超前預(yù)防措施，因地制宜的提前做好各項(xiàng)防治沖擊地壓準(zhǔn)備，制定防治沖擊地壓的安全技術(shù)方案，從而實(shí)現(xiàn)沖擊地壓的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
2．區(qū)域性監(jiān)測(cè)+具體地點(diǎn)檢測(cè)→相結(jié)合進(jìn)行及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
即采用電磁輻射法進(jìn)行區(qū)域性監(jiān)測(cè)（偵測(cè)出有沖擊危險(xiǎn)區(qū)域）與鉆屑法具體地點(diǎn)檢測(cè)相配合，進(jìn)行沖擊地壓的及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
對(duì)已劃定的沖擊地壓重點(diǎn)防治區(qū)域采用電磁輻射監(jiān)測(cè)法進(jìn)行區(qū)域性監(jiān)測(cè)，通過電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果分析判定區(qū)域局部高應(yīng)力集中區(qū)，然后采用鉆屑法對(duì)高應(yīng)力區(qū)段進(jìn)行具體地點(diǎn)檢測(cè)，通過檢測(cè)即可判別沖擊危險(xiǎn)程度，若存在沖擊危險(xiǎn)隨即進(jìn)行解危治理，治理后再進(jìn)行檢測(cè)，直到檢測(cè)確認(rèn)沒有沖擊危險(xiǎn)后，方可進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。
2006年在11#層305盤區(qū)、11#層309盤區(qū)共施工了222個(gè)鉆屑孔，取得417組電磁輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為分析我礦的沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及規(guī)律提供了寶貴的資料，通過對(duì)上述數(shù)據(jù)資料分析總結(jié)如下：
經(jīng)鉆屑法檢測(cè)：
11#層305盤區(qū)、309盤區(qū)903擴(kuò)區(qū)應(yīng)力穩(wěn)定區(qū)，每米正常鉆粉量為2kg。鉆屑法檢測(cè)沖擊地壓危險(xiǎn)程度的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、直觀，如在11#層305盤區(qū)8513回采工作面剛形成后防沖辦隨即采用鉆屑法對(duì)其5513巷超前工作面的臨空側(cè)煤壁(東幫)與工作面?zhèn)让罕?/span>(西幫)進(jìn)行了沖擊危險(xiǎn)性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下圖：
11#層305盤區(qū)8513面5513巷超前工作面35米處臨空側(cè)(東幫)在距煤壁3米處的鉆屑量達(dá)到18.7㎏是11#層305盤區(qū)應(yīng)力穩(wěn)定區(qū)每米正常鉆屑量的9倍，證明5513巷臨空側(cè)煤柱應(yīng)力集中存在沖擊危險(xiǎn)，隨后在5513巷臨空側(cè)采用雙層大孔徑鉆孔卸壓，治理結(jié)束后經(jīng)檢測(cè)沒有沖擊危險(xiǎn)后，開始正常生產(chǎn)，事實(shí)證明8513面尾巷施工的雙層卸壓孔在回采期間取得了良好的沖擊地壓防治效果。
鉆屑法缺點(diǎn)是檢測(cè)點(diǎn)和時(shí)間不連續(xù)，時(shí)間上基本為靜態(tài)，其準(zhǔn)確性受測(cè)試時(shí)間、操作熟練程度、選定測(cè)點(diǎn)的代表性等因素影響，在應(yīng)力集中煤壁片幫大的地點(diǎn)檢測(cè)存在危險(xiǎn)。
用KBD5電磁輻射儀監(jiān)測(cè)：通過此法監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)厚煤層開采工作面(如8513面、8511面)超前工作面兩順槽內(nèi)的應(yīng)力峰值區(qū)位置距離工作面較遠(yuǎn)，且變化較大，多位于90米～150米范圍，明顯區(qū)別于薄或中厚煤層的情況，隨回采工作面的推進(jìn)而有規(guī)律的前移。
在工作面頂板相對(duì)穩(wěn)定階段，檢測(cè)區(qū)域電磁輻射信號(hào)比較平穩(wěn)。
經(jīng)電磁輻射儀監(jiān)測(cè)放頂煤工作面超前工作面150米順槽范圍內(nèi)大致呈現(xiàn)兩個(gè)應(yīng)力峰值區(qū)。
電磁輻射強(qiáng)度最大值的平均值預(yù)警值暫定為100mv，脈沖數(shù)預(yù)警值為9000Hz，當(dāng)電磁輻射信號(hào)峰值達(dá)到上述預(yù)警值且距靠近回采工作面煤壁，在采場(chǎng)采動(dòng)擾動(dòng)下可瞬間誘發(fā)沖擊地壓。
下分層回采面及兩順槽的電磁輻射信號(hào)值小于放頂煤回采面電磁輻射信號(hào)值。盤區(qū)巷道交叉口處的電磁輻射信號(hào)值普遍大于其它地點(diǎn)。 $Page_Split$
三、沖擊地壓防治
1、選擇了合理的開采順序。
在設(shè)計(jì)上避免生產(chǎn)盤區(qū)兩翼工作面同時(shí)相向開采。從根本上消除了因兩翼工作面同時(shí)相向開采而造成的盤區(qū)巷道應(yīng)力疊加而造成的沖擊地壓頻發(fā)的狀況。如通過及時(shí)合理地調(diào)整生產(chǎn)銜接部署，暫停11#層305盤區(qū)南翼8514下工作面的開采，堅(jiān)決避免兩翼工作面同時(shí)相向開采，確保了北翼8513工作面的安全開采。
2、工作面推進(jìn)方向遵循由低向高的原則。
11#層305盤區(qū)8515、8513工作面北低南高為仰斜式開采，工作面推進(jìn)由北向南即由低到高，這種推進(jìn)方式可以大大降低超前支撐應(yīng)力對(duì)兩順槽超前支護(hù)范圍的影響，減少?zèng)_擊地壓的發(fā)生，并有利于后期南翼8516下、8514下工作面的開采。
3、科學(xué)合理的留設(shè)停采線煤柱。
11#層305盤區(qū)各回采工作面停采線煤柱由原來的30米加大為60米。停采線煤柱的加大，減緩了11#層305盤區(qū)軌道巷的應(yīng)力集中，延長(zhǎng)了軌道巷的使用壽命，減少了巷道的維護(hù)費(fèi)用，確保了11#層305盤區(qū)軌道上山在一定時(shí)期內(nèi)的應(yīng)力穩(wěn)定。
4、增強(qiáng)員工沖擊地壓防范意識(shí)。
為增強(qiáng)員工沖擊地壓防范意識(shí)，在井下百米文化長(zhǎng)廊中以及各盤區(qū)入口處專門對(duì)沖擊地壓防治知識(shí)進(jìn)行了重點(diǎn)宣傳，各生產(chǎn)隊(duì)組也高度重視沖擊地壓防治知識(shí)的宣傳。在班前及周二安全學(xué)習(xí)上反復(fù)貫徹沖擊地壓防范知識(shí)，并在生產(chǎn)實(shí)踐中能夠根據(jù)實(shí)際情況，每天做到合理安排，加強(qiáng)日常工作人員行走路線管理，并盡可能減少人員在兩端頭及臨空順槽等有沖擊危險(xiǎn)的巷道內(nèi)滯留的時(shí)間。通過學(xué)習(xí)防治沖擊地壓知識(shí)，使廣大員工熟悉了沖擊地壓發(fā)生的原因、條件、前兆及沖擊地壓預(yù)防、應(yīng)急的基本知識(shí)，提高了員工對(duì)沖擊地壓危害性的認(rèn)識(shí)以及防范沖擊地壓的意識(shí)和能力。
5、加強(qiáng)強(qiáng)制放頂工作。
針對(duì)11#層305盤區(qū)、309盤區(qū)厚層狀砂巖頂板堅(jiān)硬難冒的情況，將原放頂步距12米縮短為7～8米，放頂效果十分明顯，消滅了采空區(qū)懸板，減緩了工作面及兩順槽礦山壓力，減小了沖擊地壓發(fā)生的可能性。并且在工作面停采時(shí)，對(duì)采空區(qū)實(shí)施了爆破斷頂，減小了停采煤柱的集中應(yīng)力，為后期工作面搬家和后續(xù)工作面生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。
6、 在有沖擊地壓危險(xiǎn)地段施工大孔徑卸壓孔。
經(jīng)檢測(cè)5511巷臨空側(cè)煤柱應(yīng)力集中，為防治沖擊地壓事故發(fā)生放頂隊(duì)按設(shè)計(jì)要求在5511巷臨空側(cè)(東幫)施工了雙層大孔徑卸壓孔，在回采時(shí)受采動(dòng)應(yīng)力和超前支撐應(yīng)力影響雙層卸壓孔受壓破碎，這樣聚積在煤壁內(nèi)的大量能量被卸壓孔釋放掉，并在臨空側(cè)煤柱一側(cè)形成一道深約8米的破碎帶，深部煤巖體的破壞最多只是造成悶雷樣的聲響，煤塊卻沖不出來被阻滯在煤柱深部，不會(huì)造成嚴(yán)重的破壞后果，實(shí)踐證實(shí)該措施卸壓效果顯著，有效地預(yù)防了沖擊地壓事故的發(fā)生。
7、加強(qiáng)盤區(qū)巷道和回采順槽的支護(hù)。
在11#層305盤區(qū)軌道巷、309盤區(qū)903擴(kuò)區(qū)軌道巷采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、支木柱聯(lián)合支護(hù)方式實(shí)施了全斷面支護(hù)。
回采工作面巷道兩幫片幫大時(shí)，在兩棚腿間支單體柱、支木柱，同時(shí)在棚腿與棚腿間背密集木板護(hù)幫。
超前支護(hù)單體柱均安設(shè)防倒裝置，即用皮帶條及柱卡進(jìn)行防護(hù)。
采用砌護(hù)幫片石墻或支設(shè)木叢柱的方式加強(qiáng)了各回采工作面順槽與盤區(qū)軌道巷交叉口處的支護(hù)。
8、合理的調(diào)整回采推進(jìn)速度。
回采工作面保持均衡穩(wěn)定的回采速度，避免了因支撐壓力急劇變化對(duì)沖擊地壓的擾動(dòng)，相應(yīng)的減少了沖擊地壓的發(fā)生。
9、進(jìn)行寬巷掘進(jìn)和支護(hù)改革。
針對(duì)最近305盤區(qū)11#層2504掘進(jìn)巷巷道地應(yīng)力大的特點(diǎn)，果斷進(jìn)行支護(hù)改革由鋼性支護(hù)改為柔性支護(hù)，即采用具有防沖抗沖能力的錨網(wǎng)支護(hù)和寬巷掘進(jìn)的積極措施，較好的實(shí)現(xiàn)了沖擊地壓的防治，保證了巷道的安全掘進(jìn)。
沖擊地壓防治工作任重道遠(yuǎn)，必須堅(jiān)持兩個(gè)“破除”，一是破除“幻想論”：幻想找到一種徹底的沖擊地壓治理方法是不現(xiàn)實(shí)的；二是破除“悲觀論”：只要方法適當(dāng)采取措施得力就可減少?zèng)_擊地壓災(zāi)害，最大限度的避免沖擊地壓事故，將災(zāi)害控制在可承受范圍內(nèi)。
只要堅(jiān)持科學(xué)合理的開采程序、積極開展沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)管理，按照沖擊地壓防治綜合措施要求，切實(shí)開展各項(xiàng)沖擊地壓防治工作，就一定能夠減少?zèng)_擊地壓災(zāi)害，保障礦井的安全生產(chǎn)，促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展。
作者簡(jiǎn)介：穆秉清，男，1960年5月10日出生，山西身大同市人，1981年畢業(yè)于大同煤校，1988年山西礦業(yè)學(xué)院函授畢業(yè)(采礦)，高級(jí)工程師，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司生產(chǎn)技術(shù)部工作。郵編：037003。聯(lián)系電話：0352-7012917，手機(jī)：13509784531
