煤矿大面积采空区管理技术研究与实践

1. 1　矿震危险区域分析

根据矿井地质资料和历年摧垮密闭情况分析,发现以下地点容易引起事故发生。

(1)停采线附近。不规则的停采线容易引起能量的积聚,尤其在工作面周期来压步距即将来的时候就停止开采,很容易造成大面积顶板的悬空。一旦煤柱失稳变形,顶板突然跨落,会造成老空气体的突然喷出,造成事故。

(2)有不规则的煤柱存在。不规则煤柱引起能量的积聚。残留煤柱的形状变化,都使得局部应力场有发生改变和调整的可能。一旦外源有小小的扰动就会引起上覆岩层的跨落。

(3)有断层参与的活动。在103上04工作面开采过程中,发生了较为频繁的矿震,根据矿震震相分析,矿震的发生不仅仅是因为顶板的跨落引起的,而显示有断层参与运动。后期定位的结果也明显显示103上04矿震是由于大马厂断层和Ⅹ-F17、Ⅹ-F18断层的活化引起的。因此断层的活化是促使顶板跨落的一个原因。

(4)坚硬巨厚岩层的存在,一旦大面积断裂就会为矿震的发生提供动力源。根据以上结论,认真对矿井范围内的密闭进行细致的排查,按照Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的标准进行分类。其中Ⅰ级密闭表示危险;Ⅱ级密闭表示比较危险;Ⅲ级密闭表示有一定危险。密闭全部实行A级管理,进行挂网喷浆加固。

1. 2　矿震预防措施

(1)加强领导,健全组织。为防止在生产过程中,引发矿震产生危害,鲍店煤矿成立了以矿长为首的防冲领导小组,矿长是__责任者,下设防冲办公室,具体负责矿震预防和治理工作。

(2)科学分析,技术保障。优化采区设计,分析预测危险区域,充分利用矿井现有技术钻屑法和顶板离层仪进行监测,及时掌握顶板压力情况,编制了严格的防护措施,划定动压危险区,减少采掘进尺禁止人员逗留,限定区域的施工的人员,采取锚杆托盘防崩的措施,保证现场的安全。

为防止因大面积采空区相连、地质条件复杂,造成矿震、自然发火等事故发生,鲍店矿制定下发了《关于加强永久密闭管理的通知》,加大了密闭管理力度,纳入了规程、措施和技术规范。

(3)强化培训,提升素质。为进一步吸取历次摧毁密闭事故教训,采用多式多样形式加大宣传,如黑板报、文化长廊等,提高了职工对事故危害性的认识。通过脱产培训和业余培训相结合的形式,不断提高职工的理论知识水平、操作技能和应急处理能

力。

2　采空区技术管理

2. 1　气体管理

(1)优化通风系统,对采空区采取均压措施,减少采空区漏风。

(2)通过在高负压区施工高位钻孔设置束管和密闭墙内设置束管等方式,对采空区气体进行动态监测。

(3)对可能受矿震冲击破坏的采空区密闭前敷设甲烷和一氧化碳传感器,实现连续监测。

(4)对重点地点的采空区密闭设置U型压差计,测定密闭内外压差,随时掌握采空区压力状况。

(5)重点管理区密闭,每周进行1次气体取样分析。

2. 2　采空区永久封闭技术措施

(1)封闭原则。根据鲍店煤矿矿震危险区域及其影响情况分析,结合现场实际,按照以下原则对矿震危险区域及其它重点区域进行封闭:①尽量扩大封闭区域范围,缩减不必要巷道,减少新建和加固密闭墙的个数;②根据矿井生产和接续情况,分时段、分区域新建和加固闭墙;③确保与矿震危险区域采空区相连通的闭墙坚固,不漏风;④便于采空区气体观测;⑤保证通风系统合理可靠,易通风、行人;⑥利于后续采区系统的完整;⑦保证注浆、供电系统的完整。

(2)采空区封闭方案。为防止密闭被气浪破坏,形成漏风通道,发生有害气体涌出和自然发火,同时考虑安全防护,以及需新建或加固闭墙地点的实际情况,采用钢筋混凝土密闭和柔性保护闭相配合的封闭方式;对溜煤眼采用新型材料(瑞米Ⅱ、Ⅲ)进行充填封堵,达到了抗冲击、少漏风、缓解冲击力的目的。密闭封闭方式及要求:①__道施工高强度充填密闭,注固化材料,充填长度为20 m,有效缓解冲击力;②外部施工柔性密闭墙,尽可能减少因摧毁设施创伤人员和财产损失;③内挡浆闭: 37cm砖闭,距拟建的钢筋混凝土密闭20 m;④钢筋混凝土密闭: 800 mm厚;⑤固化和接顶材料充填:内部压注20m长的粉煤灰固化充填材料,接顶时压注马丽散;⑥柔性保护闭:混凝土闭外预留5 m以上盲巷,盲巷口建板闭后,设置锚网。

(3)封闭方案实施。根据矿震危险区域及其它重点区域封闭的原则和矿井生产接续情况,以及需新建或加固闭墙地点的实际情况,分3个时段、并按不同的区域进行分布实施,共施工新建密闭57道加固密闭26道。①__时段:当前巷道的封闭与加固,尽量扩大封闭区域范围,缩减不必要巷道,从而减少新建和加固闭墙的个数。新建和加固闭墙分布于二采区、四采区、一采区和五采区,共施工新建密闭18道,加固密闭26道和4个溜煤眼;②第二时段: 43下05工作面回采结束后保留六采胶带巷、六采轨道巷、2306岩集运、2304岩集运、2301岩集运、二采泄水巷、2309轨道上山、2309胶带上山下部、2309齿轨上山主要巷道,共施工新建密闭33道;③第三时段:六采区南部回风系统形成后保留六采胶带巷、六采轨道巷、2306岩集运、2301岩集运、二采泄水巷、2309轨道上山、2309胶带上山下部、230齿轨上山主要巷道。

对二采液压车房联巷、三采一分区巷道口、230岩集运与二采机道联巷进行封闭,共建闭6道。

3　结　语

2007年7月份以来,鲍店煤矿共施工83道密闭,其中新建57道,加固26道。通过大面积采空区永久封闭方案的实施,保证了密闭质量,有效提高了大面积采空区密闭的安全可靠性,优化了通风系统减少了漏风通道,杜绝了自然发火和矿震摧毁密闭事故的发生,保证了矿井安全生产。