孤岛煤柱缺陷防治冲击地压技术

5.2　孤岛煤柱缺陷防治冲击地压技术

主要以唐山矿8、9合区煤层不规则大孤岛为研究对象，从巷道部署到工作面整体防范技术体系进行阐述。

唐山矿T₁391工作面开采深度-680～-780m，西邻T₁392工作面采空区；南部至T₁390底边眼，东部至T₂292、T₂293、T₂294采空工作面，上方为已采空的T₁ 351、T₁ 352和T₁ 353工作面，是典型的深部不规则大孤岛工作面开采。

深部孤岛工作面的开采受到大采深及高应力场等的影响，是冲击地压容易发生的区段，由于老矿区的设计及开采的实际情况，造成越来越多的不规则孤岛工作面的开采，更增加了其采掘过程中的冲击危险性，现阶段不规则孤岛工作面采掘过程中的冲击地压问题已经成为唐山矿后续开采所面临的重大技术性难题。因此需要深入研究深部不规则孤岛工作面开采的覆岩运动破坏发展规律，以及与之相关的重力应力场和构造应力场分布和发展变化的规律，并以此为基础，结合深部不规则孤岛工作面冲击地压的发生机制及预测防治技术研究，最终解决唐山矿不规则孤岛工作面的安全开采问题。

5.2.1　工作面概况

(1)工作面位置

T₁391工作面位于铁一区东部，为8、9合区煤层工作面，开采深度-680～-780m，工作面北邻8060斜井；西邻T₁392工作面采空区；南部至T₁390底边眼；东部至T₂292、T₂293、T₂294采空工作面，上方为已采空的T₁351、T₁352和T₁353工作面，已回采完毕，致使T₁391工作面为不规则孤岛工作面，如图5-7所示。

(2)工作面煤层概况

8、9合层煤厚9.5m～14m，平均10.1m，煤层倾角4°～21°，平均16°，从周围已采情况看，煤层厚度相对稳定，北部煤层发育较薄，10.0m左右；南部煤层发育较厚，可达14.0m。煤层中发育有2～3层夹石，主要为黑色炭质泥岩，厚度一般在0.1～0.5m之间。

图5-7　工作面位置图

(3)工作面顶底板概况

基本顶：灰黑色砂质，泥岩，厚度为5.0m，泥质为主，粉砂质次之，致密。

直接顶：深灰色粉砂岩，厚度为4.5m，粉砂质为主，含云母碎屑及植物残体化石，水平层理明显。

伪顶：深灰色泥岩，厚度为0～0.7m，泥质成份，组织致密，断口呈贝壳状。

直接底：灰黑色泥岩，厚度为1.5m，泥质为主，贝壳断口。含大量植物根化石，水平层理。

基本底：深灰色砂质泥岩，厚度为3.5m，泥质为主，粉砂质次之，含有菱铁质结核，水平层理明显。如图5-8所示。

(4)地质构造

工作面范围内，地质构造较为简单，地层为北高南低的单斜地层。从已有资料分析，会对工作面掘进有影响的断层有一个为F1逆断层，在大面溜子道距开门位置403m的位置。

图5-8　T₁391工作面柱状图

5.2.2　缺陷防治技术

(1)巷道布置

对T₂292工作面区段的巷道进行拐弯布置，如图5-9所示。

该区段为风道改道区域，巷道中心线距T₂292工作面停采线从20m左右开始逐渐减小到8m左右，处于应力过渡阶段，具有冲击地压危险性，对该区域进行了缺陷爆破处理。

T₁391工作面回采前，在T₁391大面风道与T₂290板边眼之间24m宽的煤柱T₂290板边眼(沿煤层顶板巷道)一侧进行斜向下预爆破卸压处理，在大面风道(沿煤层底板巷道)一侧平行和斜向上的大直径钻孔预卸压处理。如图5-10所示。

图5-9　大面高应力区域示意图

(1)爆破卸压参数

孔深8m；孔间距5m；孔径42mm；单孔药卷量：50mm药卷3个；5孔一起起爆。如图5-10所示。

(2)大直径钻孔预卸压参数

孔深8m；孔间距1.0m；孔径110mm。如图5-10所示。

Ⅰ-爆破钻孔；Ⅱ-大直径钻孔

图5-10　预卸压示意图