具有冲击地压危险的采掘工作面设计及安全管理

冲击地压危险性工作面设计与安全管理
1 介绍
冲击地压也就是我们俗称的岩爆，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。

冲击地压发生条件一般是在硬脆岩体高地应力地区，硐室开挖过程中发生岩爆；发生原因一般是围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。

它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。

本文主要就具有冲击地压危险的采掘工作面的设计及安全管理进行简要地介绍，文章最后简要介绍了有岩爆危险的工作面需要采取的安全防护措施。

2 冲击地压危险性工作面设计与安全管理
2.1 冲击地压危险性工作面设计
2.1.1 岩爆危险矿区巷道布置的一般原则
（1）主巷道应布置在岩层或煤层中，不存在岩爆风险。

（2）煤层群开采时，巷道布置应有利于无岩爆风险或岩爆风险低的煤层的首次开采，并以此作为保护层开采邻近煤层，条件具备时应优先开采上保护层，条件适宜时优先考虑跨上山开采。

（3）根据岩爆危险影响因素，优化采区巷道布置。

（4）巷道布置应尽可能保持直线，尽量减少因地质构造等影响产生的弯折，应避免高原岩石应力和构造应力的影响范围。

2.1.2 矿区煤柱的预留
（1）采区之间的隔离煤柱宽度不得小于50m。

（2）无煤柱或小于6m 的小煤柱，或50m 以上的大煤柱。

（3）上（下）保护煤柱与工作面回采线的水平距离应大于50m。

（4）地质构造区域，如断层和保护煤柱，保留用于特殊采矿服务，应根据相关设计规范和安全规程有关标准留设。

2.1.3 工作面布置
（1）冲击地压危险采区，如果满足开采保护层的条件，应优先开
采保护层。

（2）冲击地压矿区应采用长壁采矿法，工作面长度应大于100m，避免形成短壁或煤柱工作面，尤其是短壁孤岛工作面。

如果出现孤岛
工作面，必须按冲击危险工作面管理。

（3）如果出现孤岛工作面，必须根据危险煤层的影响进行管理。

（4）冲击地压危险工作面应优先采用支护强度高、抗冲击能力强、大工作空间综采放顶煤开采技术，应采用高工作阻力液压支架。

（5）相邻工作面的切割孔和回采线的位置应对齐，避免出现梯形、三角形或锯齿形等不规则台阶煤柱。

（6）工作面切眼及停采线应避免布置在断层、褶曲等特殊地质构
造带附近。

停采线距离井底车场、水仓泵房、人员和设备材料收集区
的煤柱宽度应大于50m。

（7）厚煤层应优先使用分层开采，煤层厚度变化大，顶板不稳定
的厚煤层宜采用综放开采，避免使用大采高一次采全高。

2.1.4 道路交叉口设计要求
（1）道路设计应尽量减少交叉口，特别是多巷道交叉点，减少联
络巷的布设，避免交叉点围岩应力集中。

（2）巷道立体交叉时，最小正常间距不得小于5m；多交叉点区域，交叉点的间隔不宜小于30m。

（3）根据地应力方向、煤岩层理分布、软硬岩接触层理面、支护断面等因素，确定交叉点的最大应力位置，采取相应措施加强支护，保证支护可靠，加强支护段长度不应小于10m。

2.1.5 矿区主硐室设计要求
（1）矿区硐室应优先选择在稳定岩层或煤层中，避开高地应力和支撑压力区，不应在巷道密集区设硐室，减少与巷道间的相互影响。

（2）距离强冲击地压危险区域小于300m、中等冲击地压危险区域小于150m 时，应利用卸压爆破、钻孔卸压和其他方法设置的宽度不得小于10m 的弱结构保护带，保护硐室。

（3）腔室截面最好为圆形或拱形，不宜采用矩形、梯形或其它不规则形状。

（4）当硐室布置在采矿扰动区时，应对硐室围岩进行加强支护。

（5）硐室支架采用整体结构的柔性支架。

宜采用锚杆、锚索、锚网、喷射混凝土和架设可缩性u 型钢支架支护方式。

2.1.6 巷道支护设计要求
（1）中等以上冲击地压危险区域，巷道的最佳断面形式是直壁半圆拱和仰拱断面，宜选用宽巷掘进。

（2）工作面必须加强端头支护和超前支护，超前支护段不应小于150m，应使用具有快速泄压和抗震能力的单柱或支架。

（3）巷道支护应采用整体性强的柔性支护，支护材料应采取防崩措施进行固定。

2.2 岩爆危险采矿过程的安全管理
2.2.1 巷道掘进过程中的安全管理
（1）煤巷优先选用综掘工艺，岩石巷道优先采用机械化作业，宜采用沿空掘巷，避免在高支承压力区掘进。

（2）隧道开挖施工区内的电缆、管线要悬挂整齐，并固定牢靠。

（3）厚煤层内掘进巷道时，为防止底臌和冲击，应优先考虑使用底板驾驶。

（4）向相反方向行驶的道路之间的距离100m 时，须停止一个头掘进。

（5）铠装通信电缆用于道路中的通信电缆，风管、水管等应具有抗弯曲和挤压能力，在灾害发生时能保证一定的通讯、送风和送水能力。

2.2.2 采煤工作面安全管理
（1）支架应有足够的初撑力、工作阻力以及可缩性。

当采用完全崩落法控制顶板时，采空区悬顶超过20m 时须采用人工放顶措施。

（2）回采工作面应尽可能保持直线推进，匀速回采，结合矿井振动和地压特性，确定合适的采矿速度，强冲击地压危险区域不应大于4m/天，矿压明显异常时，应降低回采速度。

（3）工作面卸压保护带的宽度应大于10m 或3.5倍采高。

（4）综采（放顶）工作面与设计回采线的距离小于30m 时，适当降低采高或停止放煤。

在靠近设计停采线附近，顶板最后一次周期来压后，作为停采位置与停采时间。

停采线前方顺槽内，提高超前支护初撑力，单体支柱穿鞋，保证支护质量。

（5）工作面两道煤壁向外300m 范围，不适合存放动力传动系和其他设备。

两道必要的设备要固定，零散物料采取防崩措施。

（6）回采工作面停产3 天以上，在工作面恢复生产前，应分析和监测可能影响的风险程度，并采取相应的防冲措施。

工作面恢复生产
后，应逐渐增加推进速度到正常值，并尽量保持匀速推进。

（7）工作面向采空区、老巷、大断层、向斜轴、应力集中区回采时，应先采取卸压措施，危险解除后方可回采。

3 结束语
针对具有冲击地压危险的采掘工作面，除了需要进行上文介绍的安全设计及安全管理外，还需要采取一定的安全防护措施，比如：冲击地压煤层回采巷道支护宜采用整体结构的可伸缩金属支架；巷道必须采用全断面支护，并提高支护强度；进入防冲区域的所有人员必须按规定佩带防冲帽、防冲背心；在有严重冲击地压危险的区域，必须安设压风自救系统；在防冲区域不准随意存放材料和设备；冲击地压危险区域的掘进工作面，外面维修拆换处理断面时，里面严禁任何人作业；所有进入冲击地压危险区域的人员，首先要检查好安全防护设施，确保其灵敏可靠后方可施工作业。

只有这样，才能在安全设计和管理的基础上，针对现场工人作好进一步的安全保障，以减少冲击地压的发生和事故所造成的损失。