浅析N2103回风巷强矿压区的管理措施

王 鹏

(潞安化工集团 调度指挥部，山西 长治 046204)

随着我国煤炭开采强度和深度的不断增大，采场空间围岩应力分布日趋复杂，强矿压灾害日趋严重[1-2]。井巷开挖前，煤岩处于应力平衡状态，采掘工作面开挖时，施工扰动使其平衡状态发生变化，薄弱点的岩体弹性应变能突然释放，导致煤岩喷出。当强矿压现象严重时，会直接摧毁巷道，严重威胁井下工作人员的生命安全[3-5]。

强矿压的防治主要有区域性和局部性解危措施，其中局部性的解危措施主要包括煤层卸载爆破、断顶爆破、钻孔卸压、加强支护等。大直径钻孔卸压和加强支护管理因工艺相对简单、对生产影响小、成本低等优点，在煤矿开采中得到了广泛应用。本文对余吾煤业N2103回风巷道强矿压区采取了一系列措施，保证了N2103工作面顺利回采及作业人员的安全。

1 N2103工作面现状

余吾煤业公司位于山西省屯留县境内，设计能力750万t/a，为高瓦斯矿井。矿井主采3号煤层，埋深500～700 m，煤层厚度5～7.25 m，平均厚度5.99 m，煤体硬度1

N2103回风巷沿煤层顶板掘进，底板留有2.5 m左右的底煤，断面宽×高=4.8 m×4.0 m。N2103工作面位于公司北风井东翼采区，工作面北侧为实体煤，南侧为北风井东翼5条大巷，西侧为实体煤，东侧为 N2105工作面(已采)，与 N2103回顺之间留设30 m煤柱，埋藏深度586～562 m。

N2103工作面发生强矿压现象时，工作面已回采1 205 m；当时回顺超前维护长度为50 m，采用一梁三柱棚架设大板棚支护，棚距800 mm。切眼往外100 m范围内巷道变形严重，巷道断面最小处仅为2.5 m×2.5 m。超前棚内巷道底鼓严重。为防止N2103工作面再次发生强矿压现象，保证作业人员及设备安全，特别制定了新的管理措施。

2 强矿压区管理措施

2.1 人员管理

1) N2103回风巷道切眼外20 m至切眼往外500 m内实行封闭管理，且沿切眼外20 m处拉警戒线，500 m处设置警戒栅栏门，入口处悬挂醒目的“强矿压管理区”警示牌，警戒位置见图1。由作业队组专职人员负责，同时在警戒两端安设电话，并建立人员进出台账。

图1 警戒示意

2) 生产期间警戒范围内严禁进入，工作面不生产期间，作业人员可进入现场作业，作业完成后必须分散快速离开。

3) 任何人员不得坐在设备或物料上休息。

4) 作业人员要随时注意观察顶帮压力变化情况，当出现顶板压力突然增大，煤炮异响等强矿压征兆或接到撤离通知时，要及时撤离现场，进入安全地点。

2.2 物料管理

1) 回风巷警戒区内的锚杆、锚索全部用双股铁丝固定到顶网和帮网上。

2) 回风巷强矿压区作业人员作业时，只能在检修班停机期间进入，运料、打钻及架棚人员不得交叉作业。

3) 回风巷至工作面切眼300 m范围内不得存放杂物，不用的材料必须及时回收升井；不能及时回收升井的材料、设备，必须移至工作面300 m范围外，在巷帮分类码放整齐，码放高度不得超过0.8 m，并用2分绳与巷帮钢带之间牢牢固定。

2.3 支护方案

1) 保证回顺超前棚架设长度不低于100 m，棚距700～900 mm。

2) 所有单体柱要打设垂直并成直线，拴好双护绳，偏差不得超过±50 mm，大板用双股10号铅丝栓在顶网上。

3) 架棚、回棚、挑大板等作业过程中，作业地点前后5 m范围内，严禁有其它人员作业或停留。

2.4 卸压孔施工方案

2.4.1 钻孔设计要求

为降低N2103回风巷强矿压区风险，对回顺切眼往外300 m的巷道打设卸压孔，打设示意图见图2和图3。

图2 卸压孔剖面

图3 卸压孔俯视

1) 煤墙、煤柱侧卸压孔：距底板1.5 m高，垂直煤墙打设，孔深20 m，孔径120 mm，间距1 m，孔口封口2 m。

2) 底板卸压孔：在煤墙侧距煤墙帮600 mm，垂直底板打设，孔径120 mm，孔深见岩即可，间距0.8～1.0 m，孔口用编织袋进行封堵，防止煤尘进入造成堵孔。

2.4.2 卸压孔施工要求

1) 施工钻孔时要严格按照钻孔设计要求中规定的方位、角度、孔深等进行施工，不得擅自改动。同时，为保证钻孔成孔质量，钻孔开孔高度、孔距可根据现场打钻情况进行调整，避开巷道内的风水管路、锚杆、锚索等，孔距偏差不得超过100 mm。

2) 打设卸压孔时，应从里往外依次打设，为保证卸压效果，孔口封堵2 m，并挂设钻孔说明牌。

3) 卸压说明牌板必须在打完1个卸压孔后立即挂设，并注明钻孔编号、时间、施工人员、钻孔深度及打设过程中的异常情况(夹钻等)。

2.4.3 打设卸压孔安全注意事项

1) 打眼过程中，要随时注意煤岩帮顶板，发现有片帮、冒顶危险时，必须立即停钻处理。

2) 打眼时，要掌握好钻孔的深度和角度，达到要求深度时，减速撤钻；钻深眼时，必须采用不同长度的钻杆，开始时应使用短钻杆。

3) 打设底板卸压孔时，钻杆拔出后，应及时用编织袋将孔口堵好，防止煤岩粉堵塞卸压孔。

4) 当工作面风流中瓦斯浓度超过0.8%，打钻过程中发现煤层中有出水、生锈、挂汗、水响、怪味、瓦斯涌出量增加等异常情况时停止打钻，处理完后再打钻。

2.5 钻屑法施工方案

1) 监测设备：ZQSJ-80/2.8S型气动手持式钻机。

2) 监测范围：工作面回风巷道超前300 m两帮。

3) 监测频率：第一周监测回风巷道超前工作面20 m、50 m、80 m、110 m、170 m、260 m的煤墙帮(工作面侧)；第二周监测回风巷道超前工作面20 m、50 m、80 m、110 m、170 m、260 m的煤柱帮(采空区侧)。强矿压区每两周全面检测1次。

4) 监测方法：用钻机打监测钻孔，采用插销式联接的麻花钻杆，每节长1 m，D42 mm的钻头，钻孔的深度为14 m。用塑料桶或编织袋等收集钻出的煤粉，每钻进1 m用测力计测量1次钻屑量，并及时记录。

5) 监测内容：用专用表格记录打眼地点、时间、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。

6) 在打钻过程中若出现煤粉量超标，则应在超标钻孔两侧5 m范围内各打1个钻孔继续监测，确定强矿压危险区域后，制定相应的解危措施进行煤体卸压。

3 卸压效果检验

3.1 表面位移监测

1) 在N2103回风巷道超前工作面300 m范围内每20 m布置1组测点。每组测点4个(顶底板及两帮)，采用“十”字布点法布置，采用皮尺进行测量，同时确保测点动态覆盖超前工作面300 m范围。所有测点观测周期为1周/次，每周一8点班检修时进行观测。从首次观测之后连续观测5次，巷道变形数据如表1所示。

表1 巷道变形数据 m

2) 通过与首次观测数据相比，巷道在采取卸压措施后，整体变形较小且趋于稳定，由此可知，巷道超前工作面300 m范围内卸压效果较好，同时，应加强现场回顺顶帮的巡查，发现破网、漏矸时及时补网，或架棚管理。

3.2 钻屑法效果检验

确定煤粉量的临界值，首先需要取标准煤粉量，再结合钻粉率指数确定临界值。

测量标准钻粉量时应避开地质构造影响带、超前支承压力影响带、残留煤柱影响带等典型应力异常区域。用钻粉率指数方法判别工作地点强矿压危险性的指标[6-7]，可参照表2的规定，结合实际情况执行。实际钻粉率达到相应的指标或出现钻杆卡死现象，可判定所测工作地点有强矿压危险。

表2 判别工作地点强矿压危险性的钻粉率指数

截至10月20日，煤墙侧共测定3次，煤柱侧测定2次。钻屑平均值如表3所示。

表3 钻屑平均值数据

通过与临界值比较，超前工作面300 m范围内所测5组测点钻屑值在标准值上下波动，远小于危险临界值，现场总体卸压效果较好。根据钻屑法验证可看出，超前工作面300 m范围内发生强矿压的危险性较小。

4 结 语

严格对作业区的人员及物料进行管理，并在原来的支护基础上进行加强，通过定期的钻屑法和表面位移监测站监测，保证了N2103工作面顺利、安全回采，N2103回风巷道强矿压区的管理方案被证明是可行的，为其他有强矿压现象的工作面回采提供了一定的借鉴。