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摘 要：随着开采深度增加，煤矿发生冲击地压的机率增加，一旦发生冲击，将造成重大人员伤亡和财产损失，所以本文将从巷道布置、支护及冲击地压的预防等方面来简述，综合预防冲击地压，确保安全生产。
关键词：冲击地压 巷道布置 支护优化 预防方法
一、概况
1、矿井概况
兴安煤矿位于黑龙江省鹤岗市南部的兴安区境内，矿井核定综合生产能力为240万吨。矿井开拓方式为立井、斜井、多井筒、多水平联合开拓。划分为5个水平，水平标高为+90m、-100m、-300m、-500m、-700m标高。现一水平开采已结束，二水平也仅剩局部块段，三、四水平为生产水平，五水平为设计水平，全部采用综合机械化采煤。
2、采区地质情况：
本区工作面位于四水平11层中部区二段，西部相邻上一段底板层（已采）机道，东部至11层二段底板层机道为界，北部以11层二段底板层切眼起，南部至设计停采线为界与Fe断层相邻。走向1245米，倾斜137米，煤层倾角23°，煤厚8.2米，放顶煤开采。开采最深标高为-420.5m。
本区上覆9﹟层未开采，层间距45米左右；下伏12﹟层、层间距35米，均不可采。煤层倾角22°，煤层厚度8.2米，本区地质构造北部较简单。实见Fe同向正断层一条，走向N45°E、倾向SE、倾角65°、落差4.0米；此断层属南部邻区断层。
矿井为高沼气矿井，煤层自燃发火等级为I类发火煤层，煤尘自燃爆炸指数为38.75%，11号层经鉴定为具有强烈冲击倾向性。
二、采区巷道布置：
1、采区集中巷、上下山布置在无冲击或弱冲击的煤层或岩层中。本区总机道、总轨道及采区上下山均布置在无冲击的岩巷中。虽然在掘进期间曾发生几次不同程度的冲击，受其影响，机、轨两巷发生鼓帮、鼓底，但采区集中巷、上下山均没有太大的变化，基本没有受到影响，减少了巷道维修量，确保了通风、行人、运料及运煤安全生产所需。
2、根据围岩分布规律，合理选择巷道位置，将轨道布置在煤体边缘存在着破碎状态的低应力区内，这里对煤体支承应力的影响较轻，所引起的围岩应力扰动和支承压力变化较小，巷道的掘进不会导致冲击危险程度的明显上升，巷道掘出后煤柱基本进入塑性状态，避免了与老顶断裂产生的高弹性能发生叠加，可以大幅度降低发生冲击地压的可能性。
3、阶段之间采用无煤柱开采，巷道与上段留有7～20米的煤柱时会使巷道处于支承压力峰值位置或构造应力影响带内的高峰区，这样势必造成巷道顶压、侧压、底压的大幅度增加，应力过于集中，已发生冲击地压，不仅巷道支护难度大，煤柱损失多，而且巷道的维护量增多。
4、增加采面走向长度和倾斜宽度，取消了分区煤柱和阶段煤柱，避免了由于区段煤柱设计不合理产生的高应力和高弹性能与开采时顶板破断前弯曲下沉，使前方的煤岩体积聚大量弯曲产生的高应力和高弹性能发生叠加，诱发冲击地压。
三、支护形式
1、采用大断面锚网索支护配合可伸缩性拱形棚支护。轨道采取沿空送巷，处于应力降低区，破碎的煤体支承能力已大大降低；随着工作面推进矿压显现，巷道顶板下沉量和两帮移近量也增加，工作面前方附近巷道断面收缩率大，支架变形严重，根据巷道变形特点，在采用锚网索支护的同时，配合使用“U”型刚拱形棚支护，可以和围岩共同变形产生一定量的经向位移，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区；当工作面超前支承压力作用在支架及围岩上时，允许支架和围岩做适量收敛变形，释放地应力部分能量，支架与围岩之间平衡相互作用后，达到支架与围岩在相互约束状态下的共同承载。工作面开采时，作用在巷道两帮的压力逐渐增加，当顶板破碎岩石冒落到一定范围而形一个拱的时候，就将停止冒落。这个拱形顶通常称为自然平衡拱。这时顶板处于新的平衡状态，巷道上部的压力通过拱顶传到巷道两帮。而鼓帮（侧压）、鼓底（底压）的产生都是由顶压引起来的，因此控制顶压就可控制侧压及底压的产生。
本区轨道原设计断面为14㎡，受冲击地压和采动影响，断面缩小，但采用该技术设计，有效的保证了巷道断面的使用面积和支护强度，即使断面缩小也能保证基本的通风、行人等生产需要。只有轨道超前范围内局部巷道断面不足10㎡时，再采取拉底、扩帮等措施，确保巷道通风断面、满足行人、运料、更换设备等工作的需求，提高了安全生产的能力。
2、前串轨道拱形棚顶梁改成微拱平形顶梁，自身成本没有增加，平梁接顶，无需刹顶，解决了接顶不实的弊端，节省了刹顶成本和人工刹顶工序，节约了工时、工资，可在平行顶梁下直接打超前支护抬棚，既确保了支护强度又节约了替棚使用的顺山木梁。在运输和翻撤时，顶梁弯曲度小，翻撤、运输方便。
3、端头支架的应用，以往机、轨两巷上下端头支护，大多采用单体液压支柱与铰接梁、π型钢或木梁配套支护，此种支护支撑压力有限，支护强度小，安全条件差，回柱放顶劳动强度大且耽误时间，木料回收困难造成浪费，如使用绞车回撤支柱，支柱损坏严重且不安全。但是本工作面下端头使用端头支架，其支撑、推移及平衡部分全部采用液压千斤顶工作，操作简单、方便、快捷且节省时间。支护强度大，支护面积大，能保证支护空间，特别是工作面运输机头与机道搭接部分，在确保支护强度的同时，保障下货点顺畅，且有效保护下顺槽运输机尾。无需刹顶和人工放顶，节约物料且安全性高。
四、采区冲击地压的预防
1、加强冲击地压的预测预防
采用钻屑法、电磁辐射法、常规矿压观测法、地质动力区划分法、含水率测定法等对冲击地压危险程度进行预测预报，划分出危险区域，重点监测。特别是在回采面初采、收尾、超前应力集中带，以及掘进头、回采面过断层、接近老空区时要特别防范。
2、卸压解危
在工作面机轨道距工作面150m的范围内的回采超前应力集中带的煤体中每5米一个点，采用深孔爆破的方式进行卸压。根据每天的电磁辐射监测和煤粉量的检测情况，对检验出的煤粉量超标的监测点采取深孔爆破的方法进行卸压处理，释放超前压力。
3、煤层注水
通过注水使煤体软化，从而改变煤体的物理力学性质，降低煤层冲击倾向和应力分布状态。
4、加大巷道断面，预留出巷道变形量，释放应力积聚。
5、合理布局
采区内严禁布置两个及其以上的工作面同时进行回采，两个掘进头相向掘进时，在相距30米时，必须停止一个掘进队的作业。
五、结语
综上所述，在冲击地压煤层进行采区巷道布置时，首先要考虑的是在开采过程中应有利于减小采场应力集中的程度，嚴禁因开采而导致应力叠加现象，其次要确保在选用的方案中可能诱发冲击地压的危险区域在可控范围内，并采取相应的防控措施。
关键词：冲击地压 巷道布置 支护优化 预防方法
一、概况
1、矿井概况
兴安煤矿位于黑龙江省鹤岗市南部的兴安区境内，矿井核定综合生产能力为240万吨。矿井开拓方式为立井、斜井、多井筒、多水平联合开拓。划分为5个水平，水平标高为+90m、-100m、-300m、-500m、-700m标高。现一水平开采已结束，二水平也仅剩局部块段，三、四水平为生产水平，五水平为设计水平，全部采用综合机械化采煤。
2、采区地质情况：
本区工作面位于四水平11层中部区二段，西部相邻上一段底板层（已采）机道，东部至11层二段底板层机道为界，北部以11层二段底板层切眼起，南部至设计停采线为界与Fe断层相邻。走向1245米，倾斜137米，煤层倾角23°，煤厚8.2米，放顶煤开采。开采最深标高为-420.5m。
本区上覆9﹟层未开采，层间距45米左右；下伏12﹟层、层间距35米，均不可采。煤层倾角22°，煤层厚度8.2米，本区地质构造北部较简单。实见Fe同向正断层一条，走向N45°E、倾向SE、倾角65°、落差4.0米；此断层属南部邻区断层。
矿井为高沼气矿井，煤层自燃发火等级为I类发火煤层，煤尘自燃爆炸指数为38.75%，11号层经鉴定为具有强烈冲击倾向性。
二、采区巷道布置：
1、采区集中巷、上下山布置在无冲击或弱冲击的煤层或岩层中。本区总机道、总轨道及采区上下山均布置在无冲击的岩巷中。虽然在掘进期间曾发生几次不同程度的冲击，受其影响，机、轨两巷发生鼓帮、鼓底，但采区集中巷、上下山均没有太大的变化，基本没有受到影响，减少了巷道维修量，确保了通风、行人、运料及运煤安全生产所需。
2、根据围岩分布规律，合理选择巷道位置，将轨道布置在煤体边缘存在着破碎状态的低应力区内，这里对煤体支承应力的影响较轻，所引起的围岩应力扰动和支承压力变化较小，巷道的掘进不会导致冲击危险程度的明显上升，巷道掘出后煤柱基本进入塑性状态，避免了与老顶断裂产生的高弹性能发生叠加，可以大幅度降低发生冲击地压的可能性。
3、阶段之间采用无煤柱开采，巷道与上段留有7～20米的煤柱时会使巷道处于支承压力峰值位置或构造应力影响带内的高峰区，这样势必造成巷道顶压、侧压、底压的大幅度增加，应力过于集中，已发生冲击地压，不仅巷道支护难度大，煤柱损失多，而且巷道的维护量增多。
4、增加采面走向长度和倾斜宽度，取消了分区煤柱和阶段煤柱，避免了由于区段煤柱设计不合理产生的高应力和高弹性能与开采时顶板破断前弯曲下沉，使前方的煤岩体积聚大量弯曲产生的高应力和高弹性能发生叠加，诱发冲击地压。
三、支护形式
1、采用大断面锚网索支护配合可伸缩性拱形棚支护。轨道采取沿空送巷，处于应力降低区，破碎的煤体支承能力已大大降低；随着工作面推进矿压显现，巷道顶板下沉量和两帮移近量也增加，工作面前方附近巷道断面收缩率大，支架变形严重，根据巷道变形特点，在采用锚网索支护的同时，配合使用“U”型刚拱形棚支护，可以和围岩共同变形产生一定量的经向位移，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区；当工作面超前支承压力作用在支架及围岩上时，允许支架和围岩做适量收敛变形，释放地应力部分能量，支架与围岩之间平衡相互作用后，达到支架与围岩在相互约束状态下的共同承载。工作面开采时，作用在巷道两帮的压力逐渐增加，当顶板破碎岩石冒落到一定范围而形一个拱的时候，就将停止冒落。这个拱形顶通常称为自然平衡拱。这时顶板处于新的平衡状态，巷道上部的压力通过拱顶传到巷道两帮。而鼓帮（侧压）、鼓底（底压）的产生都是由顶压引起来的，因此控制顶压就可控制侧压及底压的产生。
本区轨道原设计断面为14㎡，受冲击地压和采动影响，断面缩小，但采用该技术设计，有效的保证了巷道断面的使用面积和支护强度，即使断面缩小也能保证基本的通风、行人等生产需要。只有轨道超前范围内局部巷道断面不足10㎡时，再采取拉底、扩帮等措施，确保巷道通风断面、满足行人、运料、更换设备等工作的需求，提高了安全生产的能力。
2、前串轨道拱形棚顶梁改成微拱平形顶梁，自身成本没有增加，平梁接顶，无需刹顶，解决了接顶不实的弊端，节省了刹顶成本和人工刹顶工序，节约了工时、工资，可在平行顶梁下直接打超前支护抬棚，既确保了支护强度又节约了替棚使用的顺山木梁。在运输和翻撤时，顶梁弯曲度小，翻撤、运输方便。
3、端头支架的应用，以往机、轨两巷上下端头支护，大多采用单体液压支柱与铰接梁、π型钢或木梁配套支护，此种支护支撑压力有限，支护强度小，安全条件差，回柱放顶劳动强度大且耽误时间，木料回收困难造成浪费，如使用绞车回撤支柱，支柱损坏严重且不安全。但是本工作面下端头使用端头支架，其支撑、推移及平衡部分全部采用液压千斤顶工作，操作简单、方便、快捷且节省时间。支护强度大，支护面积大，能保证支护空间，特别是工作面运输机头与机道搭接部分，在确保支护强度的同时，保障下货点顺畅，且有效保护下顺槽运输机尾。无需刹顶和人工放顶，节约物料且安全性高。
四、采区冲击地压的预防
1、加强冲击地压的预测预防
采用钻屑法、电磁辐射法、常规矿压观测法、地质动力区划分法、含水率测定法等对冲击地压危险程度进行预测预报，划分出危险区域，重点监测。特别是在回采面初采、收尾、超前应力集中带，以及掘进头、回采面过断层、接近老空区时要特别防范。
2、卸压解危
在工作面机轨道距工作面150m的范围内的回采超前应力集中带的煤体中每5米一个点，采用深孔爆破的方式进行卸压。根据每天的电磁辐射监测和煤粉量的检测情况，对检验出的煤粉量超标的监测点采取深孔爆破的方法进行卸压处理，释放超前压力。
3、煤层注水
通过注水使煤体软化，从而改变煤体的物理力学性质，降低煤层冲击倾向和应力分布状态。
4、加大巷道断面，预留出巷道变形量，释放应力积聚。
5、合理布局
采区内严禁布置两个及其以上的工作面同时进行回采，两个掘进头相向掘进时，在相距30米时，必须停止一个掘进队的作业。
五、结语
综上所述，在冲击地压煤层进行采区巷道布置时，首先要考虑的是在开采过程中应有利于减小采场应力集中的程度，嚴禁因开采而导致应力叠加现象，其次要确保在选用的方案中可能诱发冲击地压的危险区域在可控范围内，并采取相应的防控措施。