近区域转移。②由于老顶坚硬且厚度大,6302工作面采空区顶板未能完全跨落,造成实体煤侧受到集中应力。因此在采空区边缘煤体内出现集中应力,且距离沿空巷道较近,从而在巷帮与集中应力区之间产生较大的应力差,使巷帮产生破坏,集中应力向煤岩体深部转移。在地质构造附近及煤层赋存异常的地点,这种应力转移不能正常进行,产生局部应力集中,并积聚大量能量。在能量积累到一定程度时,再受到某种扰动,则会出现冲击地压显现。
在煤矿实际操作中,其目前常用的解除冲击危险的措施为卸压爆破法及钻孔卸压法,济三煤矿先是采用大直径钻孔卸压的方法。共计施工卸压孔6个,深度8.3m~18.5m,终孔直径分别为56mm、110mm、130mm。但由于煤层内应力集中,施工过程中卡钻现象较严重、抽钻杆困难、孔内煤炮声频繁。由于施工卸压孔困难,难以达到卸压的目的,决定采取卸压爆破法。由于6303辅顺临近6302采空区,采空区上覆裂断岩梁与6303辅顺及保护煤柱上覆岩梁之间以砌体梁的状态存在,通过爆破,将砌体梁破断,或利用爆破在顶板中形成裂隙,破坏其整体性,降低其强度,释放因压应力而聚集的能量。卸压爆破从工作面煤壁处开始,至辅顺1800m处,分别对顶板和实体煤帮进行卸压爆破。卸压爆破是利用爆破形成的冲击波以最大限度的释放煤体中聚集的弹性能,形成卸压破坏区,使应力集中区向煤体深部转移。
由于FLAC软件是静态有限差分程序,它对爆破动态作用过程无法处理,因此,本文在模拟过程中,对爆破范围内的顶板与煤体采用了弱化措施,即在模型计算过程中降低相应单元的强度和弹模。图2(c)为采取卸压措施后的最大主应力等值图。

从不同时期最大主应力的等值图(图2)分析可知:煤层中支承压力分布具有明显的分区特征,即在未掘进顺槽时,应力集中区分布在6302工作面采空区的两侧(图2(a));顺槽开挖,随着工作面地推进,应力集中区一处在6303辅顺实体煤侧距煤帮约7~9m,另一处则位于6302工作面采空区一侧深处,6303顺槽围岩的最大主应力值明显降低(图2(b))。在顺槽中采用卸压方案后,巷道围岩出现卸压破坏区,集中应力区明显向煤体深部发展至10-14m(图2(c))。

图3为卸压前、后最大主应力的等值图。从图3可以看出,较大应力集中区在图中显示为平行于回采巷道的长带,采用卸压方案后,回采巷道围岩受到的集中应力向煤体深部转移约3~5m (图中每一个网格的长和宽都代表实际大小2m),在6303顺槽实际测量结果为2~3m。平行于工作面煤壁前方6m左右处也为应力集中区,但其集中营力值较小。这块矩形煤体边角处,回采巷道实体煤侧的集中应力与工作面煤壁前方的集中应力在其区域内叠加,致使该处受到最大集中应力,因而能量最容易积聚,又由于该区域不断地受开采扰动,可以认定边角处煤体最容易发生冲击危险。在采用卸压方案后,应重点检验该区域的卸压效果。
图4为布置在模型回采巷道围岩部分测点处位移变化曲线图。其中1~6号测点布置在6303顺槽实体煤侧,它们从掘进6303顺槽开始,一直记录到工作面推进距2、4、6号测点4m处。其中1、2号测点距煤帮6m,3、4号测点距煤帮10m,5、6号测点距煤帮14m。它们记录的位移变化情况如图4所示。 从图4中可以看出:在顺槽掘进至工作面切眼完成阶段,明显出现位移为1、2号测点处,其原因是1、2号测点距煤帮仅6m,顺槽掘进使其围岩应力集中,1、2号测点处受其影响从而产生变形。3、4、5、6号测点位于围岩深部,此时基本不受影响。由于1号测点附近顺槽先被掘出,1号测点的位移数值略大于2号测点。随着工作面的推进,回采巷道围岩的应力集中区逐渐向深部转移。3、4号测点处也产生位移,5、6号测点处不受影响,1、2号测点处位移逐渐增大。对回采巷道采用卸压方案后,应力集中区进一步向围岩深部转移。5、6号测点处也产生位移。1、2、3、4号测点处位移值明显增大。在工作面推进至距2、4、6号测点4m处,这三点处位移值都急剧上升说明煤壁前方4m处煤体已发生塑性破坏。

在现场观测可以发现靠近6303辅顺的工作面经常因煤体破碎而使煤壁自动垮落因而有5~10个支架超前推进。结合图3、4可以看出:在巷道围岩深部发生较大支承压力集中时,其应力集中区域会发生形变,若煤质性脆,硬度低,煤体则会发生较大损伤。在工作面推至其附近时,由于该区域煤体承受较大的应力差,再受到采动扰动,就会发生自动垮落现象。以此可以对综采面的冲击地压危害进行预警:在有冲击地压危害的综采面,采取卸压措施后,集中应力往煤岩体深部转移,煤壁自动垮落位置应稳定且距回采巷道较远。在地质构造附近及煤层赋存异常的地点,这种应力转移不能正常进行,产生局部应力集中,并能积聚大量能量。此时若跨落位置向回采巷道方向偏移,表明较大应力集中区域位于距回采巷道较近位置,应对该段采取卸压措施及相关的安全措施。
4现场冲击危险检测
在6303综放面冲击地压治理整个过程中,进行了全程矿压专项观测,检测卸压爆破效果,进一步监测冲击危险区域,判断冲击危险解除与否。采用的方法有:①电磁辐射仪监测,②用钻孔窥视仪检测顶板爆破效果,③钻屑法检测冲击危险及卸压效果。
5易发生冲击地压段工作人员避险措施