李路路 郭浩盛
内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000
摘要：本文以内蒙古某矿区为研究背景，详细阐述了特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道掘进冲击地压的特征，再介绍掘进冲击地压的防治手段，包括设置保护层、实现局部保护等，希望为保证煤矿企业顺利生产提供支持。
关键词：硬厚煤层；巷道掘进；冲击地压；防治手段
前言：冲击地压是煤矿生产中的常见且严重的灾害，可能造成巨大的人员伤亡与财产损失。目前我国大部分煤矿的生产已经进入到中后期，深部开采成为主流，导致冲击地压的发生率也逐渐增加。因此为了能够更好的预防冲击地压的发生，需要制定针对性的防治策略，这也是本文研究的重点内容。
1.特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道掘进冲击地压的特征
1.1具体情况阐述
根据内蒙古某矿区的生产经验，在特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道掘进期间，受采动以及采空区等因素的影响，导致掘进工作面的煤体发生了应力集中的情况，因此掘进生产的难度较高。同时受煤层冲击倾向的影响，巷道掘进期间更容易发展冲击地压。根据企业的生产经验以及现行的相关资料可知，认为硬厚煤层巷道掘进期间受静态支撑压力的影响，并且在特厚细粒砂岩所传递至采空区的压力逐渐形成高应力场，直接作用在下平巷上。
1.2特厚细粒砂岩的应力场分析
目前某矿区的工作面临采空区的上覆岩层处于采动不充分的状态下，且关键层特厚细粒砂岩未断裂，上覆岩层载荷的部分会转移至工作面的煤体上，进而会产生巨大的应力，其详细资料如图1所示。
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图1 矿区某处的支承压力估算结果
在图1的中，H为工作面采深；h为特厚细粒砂岩中心点到底板的距离；M为特厚细粒砂岩的厚度；S为特厚细粒砂岩中心点与采空区的长度；α为岩层断裂角；2I为采空区的倾向开采宽度。
为了更好的了解特厚细粒砂岩的应力场分布情况，本文将岩层破裂范围以上的岩层结构视作一个整体，其中的关系如公式（1）所示。
在公式（1）中，
为工作面承受的压力；
为工作面上覆岩层的自重应力；为上覆岩层传递的应力。
等该矿区的开采条件代入采空区的侧向支撑压力估算模型中之后，获得采空区的支承压力曲线，最终检测结果显示，工作面下平巷与采空区的距离约为210m，而在不考虑采动应力以及构造应力等条件的影响下采空区侧向支承压力已经达到发生冲击地压的应力条件。
2.冲击地压防治措施
2.1局部保护
根据前文对煤矿生产的评估结果可知，整个巷道在生产过程中面临着较高的冲击危险，并且存在明显的应力集中情况，再加之受到特厚细粒砂岩的影响，导致常规的卸压方法无法满足要求。所有针对该问题，可以采用开采局部保护层的方法进行卸压，整个方法的关键，就是在开挖一部分保护层来解除主层所面临的冲击危险区域的风险[1]。整个方法的关键，就是要合理规划保护层的开采宽度，使保护层中的巷道煤体无滑行移动的可能。
在局部保护层的测试中，开采局部保护层做局部卸压的关键就是调整开采深度，确保保护层的巷道周围煤体相对稳定，其中可以按照公式（2）的方法进行计算。
2.2采用合理的开拓布局与开采方法
目前在煤矿开采中，通过合理的开拓布局以及开采方法也是防治冲击地压的重要组成部分，要求相关人员能够确定危险煤层与区段，并综合运用防治手段，在优化开拓开采方式、流程的方法，最终完全消除冲击地压的问题，甚至将此类问题降到最低。根据《冲击地压煤层安全开采暂行规定》的相关内容，冲击地压矿井的年度计划与长远计划需要提前制定，并以冲击倾向鉴定为参照确定编制防治冲击地压方案；针对正在开采的煤层，需要在三个月内编制处理方案。
为了实现开目标，采用井田的开采方法，将开拓的巷道布置在底板岩层或者无冲击风险的薄煤层中，而对于本文所介绍的实际情况，特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道的方向与构造应力作用是相同的，这样能够保证巷道周边的应力分布均衡。同时在上述工况下，在划分井田期间必须要保证合理的开采顺序，要避免形成煤柱等应力集中区域，这是因为在特厚细粒砂岩下，煤柱会承受更高的压力，尤其是岛形煤柱或者半岛形煤柱，此类煤柱会承受多个方面的叠加压力，会显著增加冲击地压的发生率。除此之外，回采巷道要尽可能的规避支承压力峰值，通过宽巷掘进的方法，少用甚至不用平行掘进的方法；回采切眼要规避高应力集中区[2]。
2.3采用超前卸压的方法
在工作面产生之后，对上下巷道超前200m位置做煤层钻孔卸压，生产过程中注意将钻孔卸压范围控制在工作面超前压力影响范围之外，其中的重点包括以下几点：（1）上巷煤壁距定板1.5m位置，每隔10m打一眼，炮眼与上帮煤壁之间的角度为13°，深度10-15m；上巷下帮煤壁与顶板1m的深度，每隔5m做一孔眼。在完成上述操作后做泄压爆破，炮眼向下扎角大于等于13°，深度15m。（2）在炮眼打好后，逐眼装好连线、装药以及放炮等措施，其中第一个起爆药卷装在距离眼底4m左右位置，而第二个起爆药卷，需装在距离眼底7m左右位置，且每个眼内的药卷做接压；为确保炮眼的药包完全引爆，可采用连续耦合的方法装药，每个眼均做正向起爆。
2.4设置开采保护层
开采保护层成为防治冲击地压的有效方法，根据煤层开采结果可能会导致覆岩层的变形、断裂等，一般在煤矿开采过程中，结合岩层移动观测结果，采空区上覆岩层会出现移动的情况，在特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道工况下，采空后的上覆岩层虽然为破断岩块，但是整体排列较为整齐，所以在岩层移动期间依然能够发挥相互制约的效果。
所有处于采空区的下部煤层会出现变形或者应力变化，并且这个变化过程会受到开采工艺以及地质条件的影响，但是这个过程是漫长的，在经历过长时间的变形以及应力扩散情况后，会因为一系列的加载与卸载作用，导致升高应力区遭受压实，且卸载区可发现松动情况。在煤层开采过程中，若层间距大于采空区域的作用半径，则对下部煤层的影响几乎可以忽略不计。在开采保护层设置过程中，确保临近煤层获得一定时间的卸载之后，需要根据煤层赋存条件而无法产生冲击倾向，所以在设置开采保护层期间应保证开采时间与空间上的同步性。在生产过程中，要避免在采空区内留煤柱，确保每个先采煤层的卸载功能后，使煤层获得有效保护。在保护层开采后会在围岩中形成裂隙，导致围岩出现空间的移动，形成卸压带，导致周围岩层破裂。设置保护层后能够直接改变上下煤层之间的结构以及层间岩石的性质，尤其是要改变岩石的透气性以及裂隙度，在这种情况下，当保护层处于卸压带范围内可以进一步降低压力，最终改变岩层的结构，最终缓解冲击地压。
结束语：特厚细粒砂岩下硬厚煤层巷道预防冲击地压成为保证煤矿安全生产的关键，为了能够适应可持续生产要求，需要针对煤层巷道生产的实际情况制定安全生产对策，最终能够保护煤层整体结构的安全，最终达到降低冲击危险的目的，消除潜在安全风险。
参考文献：
[1]刘超,沙成海,梁东辉.邻近终采线梯形煤柱冲击地压防治研究与实践[J].煤炭科技,2021,42(02):153-157+162.
[2]雒军莉.冲击地压防治“七模块”技术体系与装备及其应用[J].煤矿现代化,2021,30(02):66-68.