兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿新疆昌吉831100
摘要：硫磺沟煤矿具有大倾角、高瓦斯、火灾、水灾、粉尘、冲击地压突出等多种复合灾害，现有工作面9-15煤层平均厚为30.9m，且具有强冲击倾向性，在掘进时已出现冲击地压显现和锚杆索破断等动力现象，威胁矿井安全生产，大量的卸压工程施工大大压缩了掘进施工时间，严重制约了掘进速度，影响矿井接续。采用防范技术是一种效果理想的冲击地压治理技术，能够从根本上消除冲击地压威胁。
关键词：大倾角多灾害复合强冲击倾向安全快速掘进
冲击地压对煤矿生产有很大影响，特别是在多重复合灾害条件下，影响更是巨大，常用的冲击地压区域防范技术有合理开采设计、开采保护层等，由于硫磺沟煤矿9-15煤层上方20m有一层平均厚度为6.15m的4-5煤层，因此具备了解放层开采的地质条件。而煤矿对解放层开采的保护范围、保护效果及分析研究方面掌握很少，特别是缺少深部解放层开采防治冲击地压方面的参考资料，使解放层保护区域煤层开采设计缺少了技术参考依据。因此，为今后煤矿深部倾斜强冲击特厚煤层的安全开采能提供和积累宝贵的技术参数和参考依据，获取较准确的保护层开采卸压基础数据，更合理地设计工作面开采参数，需研究开采解放层后中对9-15煤层的解放效果和范围进行综合分析，保障深部工作面的安全生产，保证硫磺沟煤矿采掘接续正常。
在防冲工程大大压缩有效掘进时间的情况下，如何提高单进水平和防冲工程施工速度研究具有重要意义和研究价值。
一、冲击地压防范技术
（一）工作面顺槽布置参数研究
与其它研究手段对比，数值模拟具有一定的优越性，主要表现在：模拟过程可逆，有助于参数敏感性分析和多方案比较；（2）具有多种驱动模式，有助于建模和程序调试；（3）后处理功能强大，有助于结果提取和关联性分析。随着计算机技术的快速发展，数值模拟逐渐成为采矿与岩土工程研究的重要工具。由于硫磺沟煤矿地质条件较特殊（近距离厚煤层群），类似条件下可供参考的巷道布置资料较少。因此采用FLAC3D数值模拟软件对（9-15）06工作面合理巷道位置选择研究。
1、数值计算模型
根据硫磺沟煤矿地质和开采条件，以27-2钻孔揭露岩层结构为基础，沿煤层倾向方向建立模型，煤岩层平均倾角21°。模型尺寸长×宽×高=571×500×415m，节点有161387，单元格有152550。模型四侧和底部为位移边界，模型顶部至地表间90m岩层重量通过施加2.25MPa均布载荷代替。模型计算采用Mohr-Coulomb准则，岩层的物理力学参数取自矿井地质报告及钻孔资料。
图1数值计算模型
2、数值模拟计算结果分析
选择(4-5)04工作面采空区对（9-15）06工作面上平巷解放角为54°，下平巷解放角为80°。由此可计算出（9-15）06工作面上平巷偏移距为：L1=η(h1+h2)/tanα=1.1×(20+12)/1.38≈26m，式中，L1为上平巷偏移距，m；η为安全系数，取1.1；h1为岩柱厚度，取20m；h2为（9-15）06工作面开采煤层厚度，取9m；α为上平巷解放角，54°。同理，（9-15）06工作面下平巷偏移距为：L2=η(h1+h2)/tanβ=1.1×(20+12)/5.67≈6m，式中，L2为下平巷偏移距，m；β为下平巷解放角，80°。
图2(4-5)04工作面开采后垂直应力云图剖面图
（二）结论
根据数值模拟结果，(4-5)02工作面采空区对9-15煤层上、下端头的解放角为分别54°和80°，上平巷内错偏移距为26m，下平巷内错偏移距为6m。
高效掘进技术（优化施工工艺）
根据合作院校编制的工作面冲击危险评估报告，在采空区以下巷道冲击危险性较小，但实际掘进中仍有动力现象。根据报告要求，需对迎头、两帮实施大孔径钻孔卸压，底煤进行断底爆破。
前期掘进为掘进4个小班，卸压两个小班，日均掘进时间为16小时。卸压时间较长，卸压量较大，在既能保证安全又能保证掘进进尺的前提下优化了钻孔施工参数，在迎头布置1个大孔径卸压钻孔，长度25m，允许掘进15m，预留10m的保护带，主要为有效监测迎头前方应力集中情况，依次循环进尺，断底卸压钻孔按要求实施。
通过现场实施，现有的履带式气动卸压钻机施工大孔径卸压钻孔时，第20～25m用时达到了整个钻孔用时的2/5。经过多次讨论研究优化钻孔施工工艺，每天掘进进尺约9～10m，优化后钻孔长度20m，由每25m一个卸压循环优化为每天一个卸压循环，每天早班检修时间施工卸压钻孔，同时利用该段时间实施断底爆破卸压，半个班可以完成卸压钻孔施工任务，日均掘进时间达到了20小时。