綜采工作面多次擾動(dòng)巷道分階段四級(jí)高強(qiáng)卸壓技術(shù)

　　一、技術(shù)背景

　　某煤礦前期采用順序回采、留30m煤柱雙巷掘進(jìn)接續(xù)方式，2-1煤層一盤(pán)區(qū)21103工作面為該盤(pán)區(qū)第2個(gè)工作面，在21102工作面開(kāi)采時(shí)集中靜載為主導(dǎo)的超前支承壓力和后方采空區(qū)強(qiáng)動(dòng)載為主導(dǎo)的頂板動(dòng)壓這兩次擾動(dòng)應(yīng)力作用下，21102輔運(yùn)巷(21103回風(fēng)巷)局部圍巖已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷導(dǎo)致抗沖擊能力顯著降低;21103工作面開(kāi)采時(shí)，受側(cè)向采空區(qū)厚硬頂板懸頂?shù)挠绊?，臨空側(cè)30m寬煤柱內(nèi)積聚了大量壓縮彈性能，受移動(dòng)超前支承壓力、硐室及聯(lián)巷周邊集中應(yīng)力的影響，寬煤柱內(nèi)靜載荷水平進(jìn)一步升高，在頂板斷裂等強(qiáng)動(dòng)載作用下，很可能發(fā)生沖擊顯現(xiàn)事件。

　　基于此，技術(shù)人員研究提出了一種分力源組合式四級(jí)卸壓方法，對(duì)綜采工作面二次擾動(dòng)巷道進(jìn)行預(yù)卸壓施工，確保了工作面安全生產(chǎn)。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　1.技術(shù)方案

　　該成果通過(guò)對(duì)21103工作面回風(fēng)巷大變形-沖擊破壞機(jī)理進(jìn)行深入剖析，找準(zhǔn)誘發(fā)力源，提出了分力源組合式四級(jí)卸壓方法對(duì)21103工作面回風(fēng)巷進(jìn)行預(yù)卸壓施工，確保工作面的安全生產(chǎn)。

　　2.機(jī)理分析

　　根據(jù)綜采工作面回采期間礦壓監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析得出臨空巷道沖擊地壓發(fā)生機(jī)理：臨空巷道圍巖受多次強(qiáng)擾動(dòng)，集聚大量靜載荷，工作面回采時(shí)，受移動(dòng)超前支承壓力、硐室及聯(lián)巷周邊集中應(yīng)力的影響，寬煤柱內(nèi)靜載荷水平進(jìn)一步升高，在頂板斷裂等強(qiáng)動(dòng)載作用下，極易形成沖擊地壓顯現(xiàn)事故。

　　3.四級(jí)卸壓方法

　　如圖1所示，針對(duì)21103回風(fēng)巷圍巖高靜載、強(qiáng)動(dòng)載、大蠕變特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用由上至下分階段四級(jí)高強(qiáng)卸壓方法：一是超前頂板水力壓裂鉆孔卸壓;二是煤層大直徑鉆孔卸壓;三是周期性爆破卸壓;四是超前高強(qiáng)度起底卸壓。具體如下：

　　圖1 施工示意圖

　　(1)超前在21103回風(fēng)巷沿工作面走向施工頂板水力壓裂孔，一方面切斷臨空巷道上覆堅(jiān)硬巖層，降低采空區(qū)側(cè)向支承壓力對(duì)臨空巷道的影響;另一方面將堅(jiān)硬厚層砂巖頂板通過(guò)切縫壓裂分層，降低了頂板的蓄能能力，減小了堅(jiān)硬厚層頂板難垮落、易造成大面積來(lái)壓的風(fēng)險(xiǎn)。

　　(2)在21103回風(fēng)巷超前工作面300m范圍施工煤層大直徑鉆孔，一方面釋放煤層中積聚的靜載荷，以緩解或消除工作面超前范圍礦壓顯現(xiàn)，降低巷道沖擊危險(xiǎn);另一方面受工作面超前采動(dòng)影響，動(dòng)壓顯現(xiàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)大直徑鉆孔孔壁的擠壓、破裂、密實(shí)過(guò)程釋放掉一部分沖擊能量，降低沖擊危險(xiǎn)程度。

　　(3)采取周期性爆破卸壓措施，一方面破壞堅(jiān)硬煤巖體的儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，釋放煤巖體積聚的彈性能，使煤體中高應(yīng)力向遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移，另一方面爆破產(chǎn)生的次生裂隙會(huì)對(duì)應(yīng)力的再次積聚形成一個(gè)延緩作用。

　　(4)對(duì)回風(fēng)巷采取“二次起底”超前主動(dòng)釋放底板中積聚的能量：“一次”超前單體外段高強(qiáng)起底卸壓，釋放底板中積聚的靜載荷，同時(shí)滿足行人運(yùn)料;“二次”超前單體前起底卸壓，平均起底0.4m，保證巷道高度在2.2m以上。確保超前單體支護(hù)及通風(fēng)行人需要。

　　3.工藝流程

　　圖2 工藝流程

　　三、應(yīng)用效果

　　該成果投入使用后，104J以上能級(jí)微震事件時(shí)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)顯現(xiàn)破壞事件的概率由10.5%降至1.2%，大大提高了綜采工作面回采期間的安全系數(shù)。

　　每月需額外消耗工程費(fèi)用及人工費(fèi)75.89萬(wàn)，每月提高產(chǎn)能5.9Wt，凈利潤(rùn)284萬(wàn)余元。

　　該技術(shù)成果適用于所有井工煤礦中礦壓大、顯現(xiàn)較為明顯的綜采回采巷道。