一种煤矿冲击地压的综合防护方法

技术领域

本发明涉及煤矿防灾方法，特别是一种煤矿冲击地压的综合防护方法。

背景技术

随着煤矿矿井开采逐步降深，开采强度不断加大，冲击地压对安全生产的威胁日益显著。但是，目前防治冲击地压技术仍不成熟，很难做到精确预测预报，采取治理措施后仍然不能杜绝冲击地压发生，为安全生产造成隐患。为此，采取必要的综合防护措施，防止和减小冲击地压对作业人员造成人身伤害，是冲击地压灾害综合治理技术的重要组成部分，但如何实现综合防护至于未见有公开报导。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种煤矿冲击地压的综合防护方法，可有效解决煤矿冲击地压的综合防护，确保生产安全的问题。

本发明解决的技术方案是，一种煤矿冲击地压的综合防护方法，包括以下步骤：

（1）、巷道支护：包括主动支护和加强支护，其中：

主动支护：采用锚网或锚索喷+36U棚构成的悬吊梁结构进行主动支护，并用可缩的36U型棚+液压抬棚的被动支护强化巷道支护强度，棚与顶板间用背木按照“井”字形背实，防空顶让压；

加强支护：在巷道中间搭液压抬棚，并对歪倒、倾斜、两柱受力不均的抬棚及时修复；

（2）、卸压防护：打巷帮卸压孔和正头卸压孔，以卸压掘进循环模式，形成卸压带进行防护，确保在低应力条件下掘进/回采；

（3）、煤层注水：在煤体内的每个注水孔先进行动压注水，然后进行静压注水，以单孔注水量达到设计注水量或以煤壁渗水为止，以降低煤体内应力积聚；

（4）、断底卸压：

①当巷道底煤含煤矸互层厚度d≤1.5m时，在巷道两帮角实施底板卸压孔，并对最后钻孔进行注水软化；

②当巷道底煤含煤矸互层厚度1.5＜d≤4m时，对未进行爆破的孔插管注水，至孔深接触底板岩层为止；

③当巷道底煤含煤矸互层厚度＞4m时，除巷帮底角实施断底孔（参数同上一条）外，每隔20m，沿巷道横断面施工3～4个底板爆破孔，钻孔至少打10米；

④当巷道穿层由顶板进入煤层时，从巷道底板及煤层间岩柱厚度≤3m进行底板卸压；

（5）、安全防护：

限员登记进入工作面，并穿戴防冲衣帽，人员躲在安全距离外，躲炮时间≥40分钟，确保安全。

本发明方法易操作，成本低，工作效率高，可有效解决煤矿冲击地压的防护，保证安全生产，有显著的经济和社会效益。

具体实施方式

以下结合具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。

本发明一种煤矿冲击地压的综合防护方法，在具体实施中，包括以下步骤：

（1）、巷道支护：包括主动支护和加强支护，其中：

主动支护：采用锚网或锚索喷+36U棚复合支护，巷道宽5.8m、高3.6m、断面19.6㎡、掘进断面24.8㎡，锚杆间排距950mm×900mm，锚索间排距1900mm×1800mm，棚距1.8m，喷浆厚度100mm；采用微拱型巷道和锚杆或锚索构成的悬吊梁结构进行主动支护，采用可缩的36U型棚+液压抬棚的被动支护强化巷道支护强度，棚与顶板间用背木按照“井”字形背实，防空顶让压，实现在巷道支护强度足够的前提下，一旦发生冲击地压事件允许巷道一定程度的变形但不会发生结构性失稳；

加强支护：在巷道中间搭设一路液压抬棚，液压抬棚初撑力不低于泵站额定压力的60%（18MPa），对于歪倒、倾斜、两柱受力不均的抬棚及时修复，保证加强支护体的强度和效果；

（2）、卸压防护：

巷帮卸压孔：孔深25m，孔径125mm，孔间距1～3m，钻孔垂直煤壁，上巷上帮仰角10°～13°，上巷下帮仰角1°～3°，钻孔开口位置距巷道底板不小于0.8m，孔口用黄泥封孔，封孔长度不小于2m，卸压孔滞后迎头距离不大于40m；

正头卸压孔：正头布置1-6个卸压钻孔，孔深40m，孔径153mm，钻孔垂直煤壁，仰角1°-3°，开孔高度距离底板1-1.5m，掘进期间采用“卸40m进25m”的卸压掘进循环模式，形成卸压带，确保在低应力条件下掘进/回采；

（3）、煤层注水：在煤体内每20m布设一个注水孔，每个注水孔先进行动压注水，然后连上静水管，进行静压注水；钻孔深度40m，钻孔间距20m，孔口位置布置在巷道煤体巷高1/3～1/2处，钻孔垂直巷帮沿煤层倾向布置，上帮注水钻孔倾角10°～13°，下帮注水钻孔倾角1°～3°，采用水泥药卷+AB胶封孔，封孔长度20m；动静压联合注水方式，动压注水原则上单孔依次注水，压力≥10MPa；静压注水可多孔并联注水，压力≥2 MPa，注水每天不少于3小时，以单孔注水量达到设计注水量或以煤壁渗水为止，以降低煤体内应力积聚；

（4）、断底卸压：

①当巷道底煤含煤矸互层厚度d≤1.5m时，在巷道两帮角实施底板卸压孔，方位垂直巷帮，倾角向下45°±5°钻孔，孔径75mm，孔间距1m±0.2m，直至钻孔接触底板岩层为止，并对最后钻孔进行注水软化；

②当巷道底煤含煤矸互层厚度1.5＜d≤4m时，在巷道两帮角实施断底孔，方位垂直巷帮，倾角向下45°±5°，孔径75mm，孔间距1m±0.2m，采用“隔一爆一”方式，对未进行爆破的孔插管注水，至孔深接触底板岩层为止；

③当巷道底煤含煤矸互层厚度＞4m时，除巷帮底角实施断底孔（参数同上一条）外，每隔20m，沿巷道横断面施工3～4个底板爆破孔，孔径75mm,间距1～1.5m，钻孔倾角45°～90°，第一个断底孔布置在距巷帮1.0m的位置；当底煤厚度大，钻孔深度超过10米时，钻孔至少打10米；

④当巷道穿层由顶板进入煤层时，从巷道底板及煤层间岩柱厚度≤3m进行底板卸压；

（5）、安全防护：

限员登记进入工作面，并穿戴防冲衣帽，在避难硐室或距掘进工作面400m范围外安装有压风自救装置处，当掘进巷道长度不足400m时，放炮期间人员躲在距放炮地点所在的巷道要有一定的夹角，躲避距离≥100m，躲炮时间≥40分钟，确保安全。

本发明在具体实施中，根据实际生产情况，建立系统性、综合性的冲击地压防治体系。在采煤工作面及掘进工作面生产期间，杜绝冲击地压伤人事故，保证煤矿的安全生产，本发明技术方案是申请人在实际生产中根据煤矿生产安全的需要，经反复研究、试验才做出的，具体情况如下：

1、巷道支护：由以前的锚网（索）+36U半圆拱支护改进为锚网（索）喷+36U棚复合支护，确保超前支护段的强度同时使用液压抬棚和门式支架组合型加强支护形式对见方、穿层等特殊区域进行强化支护。具有初撑力大、支护强度高、抗冲击能力强、支护结构完整等特点，实现了对巷道全断面的可靠支护确保不发生结构性失稳。

2、卸压防护：①在巷道掘进、工作面回采过程中，对上/下巷煤体和正头实施钻孔卸压。②从巷道掘进开始，在上巷上、下帮每20m布设一个注水孔，先进行动压注水，然后连上静水管，进行静压注水，直至工作面回采结束。③当过穿层段、特殊地质构造或其他工程需要造成留有底煤的，需根据底煤厚度采取相应的断底卸压措施，达到了很好的卸压防护效果。

3、人员防护，确保生产安全：冲击地压会造成工作面的大面积冒顶、底鼓、巷道顶板合拢，在发生区域如果有人工作，则可能对其产生伤害，甚至造成死亡。由于井下作业工作服不具备防护能力，专门研制防冲头盔和防冲背心，利用防冲击背心内设坚固的护板在发生冲撞时减缓物体对人体的冲击力，有效保护人体胸部和内脏器官，可使作业人员在冲击地压发生过程中，胸部及内脏提高抗冲击能力免受伤害，从而大幅度降低因冲击地压带来的人身伤害，达到安全生产的目的。

4、环境防护：发生时冲击地压时，未捆绑的物料对作业人员的伤害是无法估计的，因此针对冲击区域物料管理问题设置了一套完善的管理方法。冲击地压危险区域的巷道内严禁存放备用的设备、材料、物件等当班未用完的物料。因生产需要必须放置在冲击地压危险区域的设备、材料、物件等，除正在手中使用和正在搬运中的外，都必须按标准要求及时进行捆绑，同时在工作面上下巷做一些物料框进行存储，保证冲击地压发生后，物料不会对作业人员造成伤害。

5、制度防护：为防止冲击地压造成伤亡事故，应减少井下作业人数。优化生产工艺和劳动组织，把作业人数降到最低。在采掘工作面设置专人把口，进出工作面需要签到消到，同时用人员定位连锁报警装置实时监控采掘工作面人员情况。

6、采掘工作面生产时利用工作面转载机视频监控系统，实行远距离操控既能随时关注机尾皮带问题，同时减少下巷人员进入。

本发明建立了系统性、综合性的冲击地压防治体系及方法，在采煤工作面及掘进工作面生产期间，杜绝冲击地压伤人事故，保证煤矿的安全生产，并经实地应用和测试，效果之好是未曾料到的。本发明应用于河南某煤矿，3年以来在两个工作面进行试用，均未发生冲击地压事故、破坏性冲击地压事件以及工作面应力预警。确保一工作面安全顺利回采411.1m，另一工作面安全顺利回采210.1m，生产原煤420万t，创造经济效益共计124432万元（420×400=16800万元），生产效率提高了30%以上，生产成本降低50%以上，而且未发生任何安全事故，并正在逐步推广应用于煤矿巷道冲击地压的综合防护，具有很强的实际应用价值，经济和社会效益巨大。