王峰
万祥矿业潘西煤矿 山东济南 271103
内容提要：冲击地压矿井开采期间需要需要采取卸压、监测等防治措施，垮落法开采工作面冲击地压治理技术经验丰富，技术参数全面，但采用充填开采法生产的工作面，防冲治理技术还不够成熟。充填开采工作面进行冲击危险性治理，制定相应监防体系，以降低冲击地压危害程度，预防冲击地压事故的发生，保证矿井安全生产。开采期间进行的冲击地压防治工作，是确保安全生产的前提，为此，需开展充填开采冲击地压防治技术的研究。 关键词： 充填开采 冲击地压防治
1.1 采煤工艺
采煤方法采用走向长壁后退式采煤法，充填法管理顶板。工作面采用综合机械化采煤，ZY3200/15/36型掩护式液压支架支护顶板，MG300/700-WDK型双滚筒采煤机落煤和装煤，ZY3400／14／32型及ZY2800／14／32型掩护式液压支架支护顶板，主要工序全部实现机械化。采高2.3m，循环进度为0.6m。
矸石来自于前八矸石仓，采用侧卸车运至后四采区上车场，运输距离450m。经鄂式矿机初级破碎，再经后四矸石仓上口的2PF-1010双转子反击式破碎机二次破碎，最终形成粒径≤25mm的细矸石存于后四矸石仓。
1.2 支护设计
采区区段顺槽为圆弧拱断面，巷道净宽3400mm，巷道净高3200mm，所用锚杆为：MSGLD-400/20、L=2400mm的热轧细牙等强螺纹树脂锚杆，锚杆间、排距为：900×900mm。
2 充填工作面冲击危险监测预警技术 目前常用的冲击地压危险性监测预警方法主要有以下三类：第一类是常规的矿山压力监测方案；第二类是以钻屑法为主的岩石力学方法；第三类是以微震监测为主的地球物理方法。由于冲击地压的发生时动载荷静载共同作用的结果，因此冲击危险性监测需要采取区域、局部监测和定点监测相结合的方法。即根据已分析的冲击地压危险性，进行冲击危险排查，从而采取有针对性的解危措施，以避免冲击危害的发生。 对于潘西煤矿4198充填工作面冲击地压危险监测，采用了微震监测、钻屑法监测、应力在线监测、矿压监测等综合监测方法进行。
2.1 区域监测 区域监测采用微震监测。通过微地震监测系统，可以监测冲击地压发生的位置和强度；监测采场周围岩层的三维破裂规律，进而给出采场围岩应力分布；确定采动高应力和高应力差场，为预警冲击地压提供依据；确定回采过程中煤层超前破裂的范围，预测煤与瓦斯突出；确定坚硬岩层和矿柱破裂过程，为预测矿震提供依据；监测和预报断层活化过程，预报断层活化灾害；监测和确定超前支承压力影响范围，确定超前支护的合理参数和区段矿柱的尺寸等。
2.2 局部监测
充填工作面采用如下局部监测方法：
2.2.1 钻屑法监测 钻屑法又称煤粉钻孔法，是在煤层中实施Φ42mm钻孔，根据不同的钻孔深度的煤粉量及钻孔过程中动力现象来评价煤岩体中的应力状态，进而监测检验煤体的冲击危险性。对于一定条件的煤体，在正常应力作用下，不同钻孔深度的煤体的应力状态是不同的，当煤层的应力集中程度增加或应力状态异常时，钻孔的煤粉量将发生改变。
（1）回采工作面顺槽两帮超前100m范围内进行煤粉监测，按距面10m、20m、30m、40m、60m、80m、100m施工钻屑孔（孔径42mm）。重点区域必须加密孔间距和监测频次。
（2）当施工过程中遇地质构造，孔深达不到设计要求时，在距该孔1.0米范围内再次施工一个检验孔，并在记录表中说明原因。
（3）每钻进1m测量一次钻屑量。用专用记录簿记录打眼时间、地点、钻屑排出量，以及打眼过程中出现的钻杆跳动、卡钻、劈裂声和微冲击等动力现象。并当场填表，及时判断冲击危险。
2.2.2 应力在线监测 冲击地压的发生是静载和动载叠加的结果，因此，在对开采诱发动载进行微震区域监测的同时，还需进一步重点监测巷道及工作面周围应力（静载）、支承压力的大小和应力集中程度。应力在线监测技术主要用于测试巷道两侧应力分布及大小、应力峰值位置和支承压力的变化情况，为冲击地压灾害的监测预警、矿山压力的预测预报、巷道布置、工作面支护设计等提供设计和决策依据。
工作面回采后，应首先标定浅部、深部测点的预警指标。工作面采掘期间，在线应力监测应配合微震、钻屑法等手段对冲击危险情况做综合分析。 根据绿色开采试验区工作面的布置特点及构造特征，建议压力传感器在两顺槽内自工作面前方25m开始布置，每25m一组，每组两个，埋设深度分别为8m、14m，每组两个测点间距1~2m，钻孔应力计超前监测范围不低于200m。
2.2.3 矿压监测
（1）利用YHY60W(A)型矿用数字压力计观测工作面立柱工作阻力的变化情况。即分别布置在8#、18#、28#、38#支架上（可随工作面倾斜长度增长再适当修改）。由防冲队负责安装数字压力计，数据上传至地面监控室，实时连续观测支架的初撑力、工作阻力。
（2）上、下巷的巷道围岩表面位移观测
在上、下巷分别距切眼60m、80m、100m、120m、140m处布置五个测区，用测尺和测枪测量巷道受采动影响过程中的顶底板及两帮移近量，每天观测一次，根据观测时间可算出移近速度。
3 充填工作面冲击危险防治技术
3.1 回采期间冲击地压危险区防范解危技术方案 潘西煤矿4198充填工作面冲击危险区域的防范与主动解危采用逐级大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板深孔爆破、底板处理等方法进行，达到了以下三个目的：①对工作面巷道周围的煤岩体进行弱化，降低其强度，防止冲击地压的发生；②对煤岩体的强度弱化以后，使得应力高峰区向岩体深部转移，并降低了应力集中程度；③采取上述措施后，降低了冲击地压的显现程度。
3.1.1 回采期间冲击地压危险预卸压技术方案
3.1.1.1 工作面回采期间大直径钻孔卸压 大直径钻孔卸压一般用于掘进迎头超前预防性卸压解危和采煤工作面巷道煤帮超前卸压，通过施工卸压钻孔，降低煤岩体应力集中程度，卸压原理简图如图1所示。该方法应作为潘西煤矿4198充填工作面预卸压及重点区域解危防治的首要选择。
图1 煤体大直径钻孔布置示意图（中等冲击危险区域）
3.1.1.2 煤层注水
煤系地层岩层的单向抗压强度随着其含水量的增加而降低，在两巷顶部及煤体中进行高压及静压注水，以软化煤层顶板岩体及改变煤体物理性质，煤的冲击倾向性指数也随煤的湿度的增加而降低。潘西煤矿煤层内外生裂隙较为发育，煤层注水能起到一定的弱化减冲效果。
因此，依据潘西煤矿4198充填工作面的具体煤层条件，工作面回采之前及回采期间，根据冲击危险的监测情况，矿选择在超前工作面200m范围内进行了注水，弱化了煤体强度，降低了冲击倾向性，限制了诱发冲击的应力条件。
4 主要结论 根据实际情况建立了区域预测与局部监测、点预测相结合的技术标准，并制定了预警指标和处置方法，形成了潘西煤矿4198充填工作面冲击地压监测预警体系，满足监测预警系统必须综合使用和全面覆盖的基本要求。通过论证分析及现场实践，验证了充填开采能够有效控制冲击地压的发生，并具有较好的社会经济价值。