“三强三限法”在强矿压矿井中的实践与应用

文/张拴才

（作者系甘肃华亭煤业集团山寨煤矿矿长）

随着矿井开采深度的不断延伸，强矿压显现已成为制约华亭煤业集团山寨煤矿安全发展的 “瓶颈”问题。为最大限度地降低强矿压显现对安全生产工作的影响，在矿压防治工作实践中，山寨煤矿探索和总结出了“强支护、强泄压解危、强监测预报，限推进度、限设备位移、限员封闭管理”的“三强三限法”，取得了很好的效果。

一、采掘工作面概况

正在回采的1104综放工作面长度150m，距地表550m，煤层厚度为16.89～22.49m，平均厚度为18.69m，硬度 f=1～3 左右，单斜构造，沿走向有褶曲构造，倾角5°～15°。煤巷在掘工作面为11051掘进工作面，位于井田东翼，北部为1104综放工作面，西部为集中回风下山，东部及南部无采掘活动，埋深600m左右,走向长1360m,倾斜长 150m，煤厚 5.2～17.2m，平均厚 10.2m，倾角 5°～12°。 回采和掘进工作面顶、底板特征见表1。

二、采掘工作面矿压显现特点

2011年以来，强矿压显现地点主要集中在1104综采工作面和11051综掘工作面，先后发生严重的破坏性强矿压显现共计21次，累计破坏巷道2186米 （重复性破坏较多）。矿压显现特点如下：

1.采掘工作面强矿压显现地点集中在综采工作面两顺槽500m范围和掘进工作面向外300m范围。

2.在褶曲构造的轴部矿压显现较集中，并且重复发生矿压显现。

3.发生强矿压显现时巷道破坏范围较大，破坏形式以顶底板破坏居多，并经常伴随支护结构的损坏导致破坏性加剧，治理难度很大。

表1 煤5层顶底板情况

三、“三强三限法”在强矿压防治中的应用

在矿压防治工作实践中，山寨煤矿总结出了“强支护、强泄压解危、强监测预报，限推进度、限设备位移、限员封闭管理”的“三强三限法”，取得了很好的效果。

1.强支护。在采煤工作面回风顺槽50米范围内采用单体液压支护配合十字铰接顶梁进行四抬棚支护，超前150米范围采用双棚加强支护；运输顺槽50米范围内采用单体液压支护配合十字铰接顶梁进行三抬棚支护，超前100米范围采用单抬棚支护；在掘进工作面多次改进支护参数，将锚索由原来的Φ17.78～8300mm的7根钢丝鸟窝锚索 “三二三”布置，变更为Φ22～6500mm的19根钢丝高强度低松弛预应力让压锚索 “五五五”对称布置；将锚杆由原来的Φ20～2400mm的均让压锚杆，变更为Φ20～2800mm的高强度预应力让压锚杆；并在掘进工作面巷道顶部每掘进0.8m，施工3500mm的超前锚索3根，进行超前支护，预防顶板冒落。通过以上加强支护，采掘工作面防强矿压冲击效果明显。

2.强卸压解危。在综放工作面两顺槽划定的危险区域，每隔2m施工孔深 15～20m的 Φ108mm大直径卸压钻孔，每隔20m施工孔深20～35m的注水孔，使用5D-2/150型煤层高压注水泵对煤体进行高压注水，在巷道两帮，每隔5m施工孔深15m、装药量为3～5Kg的卸压爆破孔进行多轮次强制预卸压。在掘进工作面划定的危险区域内，巷道两侧每隔2m施工孔深大于15m的Φ108mm大直径卸压钻孔，工作面正前方施工三个孔深20～25m的Φ108mm大直径卸压钻孔进行卸压解危。通过每天的强制卸压解危，效果十分显著。

3.强监测预报。利用矿井现有SOS微震监测系统、KJ110顶板动态监测系统、KBD5电磁辐射监测和钻屑法监测的报表数据，结合井下采掘工作面空间动态情况、地质构造、生产现状，以及已采工作面强矿压显现规律，进行综合分析，检验矿压解危效果，对存在发生强矿压危险的可能性，及时下发隐患整改通知单或不同危险程度的黄色、橙色或红色预警单，指导矿井的矿压防治管理工作。

4.限工作面推进度。通过近两年监测数据分析和矿压显现情况总结，控制开采速度可以控制低能量矿震的发生次数和释放能量，慢匀速开采能有效地减少矿震发生的次数。2011年年初山寨煤矿为减弱强矿压显现对回采工作面的危害，严格将工作面每月的推进度控制在50～60m左右，确保工作面匀速、均衡生产，既降低了强矿压危害，又提高了工作面回采率。

5.限设备位移。对存放在采掘工作面危险区域的设备列车、超前支护的单体液压支护和铰接顶梁、排水泵、卸压钻机等设备和材料，必须用铁丝或钢筋绑扎固定在巷道的锚杆或轨道上，防止设备、材料位移掀翻伤人；对掘进工作面两顺槽的锚杆、锚索托板用铁丝与金属网绑扎，防止了强矿压拉断的锚索托板坠落伤人；对采掘工作面危险区域的巷道顶部挂设一层金属网，以拦截压断的锚索锚杆托盘和冲击出的煤块。

6.限员封闭管理。要求所有进入采掘工作面的人员必须穿戴矿压防震服，加强个体防护，对预报的采掘工作面危险区域，生产期间禁止所有人员进入挂牌管理的危险区域。检查人员、矿压办公室监测人员、矿压防治队卸压解危作业人员、综采队检修人员，必须在工作面生产班生产结束两小时后，方可进入危险区域进行检修和矿压监测解危等工作。

四、结论

山寨煤矿强矿压防治的理论和实践均表明：由于受强矿压显现和采动影响，工作面回采巷道和掘进巷道经常处于动压载荷状态，在工作面回采过程中，其上方及采空区顶板的大面积悬顶和折断，会引起煤层和顶板的高应力集中，形成顶板煤层冲击和顶板岩层的动力性折断，释放大量能量。

基于对这一问题的认识，山寨煤矿通过严格执行 “三强三限法”防治措施，有效降低了强矿压显现的频率和强度，初步建立了一套符合矿井实际的监测、解危、防护等体系，自2011年10月份以后，基本杜绝了能量在6.00E+04J以上破坏性强矿压显现的发生，为矿井采掘工作的安全顺利进行提供了保证，对保障职工生命安全、减少企业经济损失起到了极其重要的作用，对于进一步搞好华亭矿区的强矿压防治工作积累了经验，具有十分重要的参考价值。