Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５５５ 现代矿业 总第５５５期 ２０１５年７月第７期 Ｊｕｌｙ．２０１５ ＭＯＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ 侧临空孤岛工作面冲击危险分析及防治 三 李红朝 （大同市同煤集团同发东周窑煤业有限公司） 摘 要孤岛Ｘ－作面是煤矿冲击动力灾害多发区。针对某矿７４３９工作面三侧临空的开采环 境建立冲击矿压弱化控制技术体系，并进行了冲击危险分析。结果表明：孤岛工作面覆岩运动剧 烈、应力高度集中，静载主导一动载诱发动静栽叠加诱冲机理，７４３９工作面冲击危险指数为Ｏ．７６，具 有强冲击危险性，整个辅运顺槽及盘区大巷保护煤柱区巷道群为重点防冲区。工作面回采前进行 大直径钻孔预卸压，回采期间采取大直径钻孔、煤体爆破及顶板预裂爆破等解危措施，现场效果良 好。该研究成果为类似条件下煤岩动力灾害防治提供借鉴和指导。 关键词 三侧临空孤岛工作面 冲击矿压弱化控制 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｃｋ－ｂｕｒｓｔ ｏｆ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｉｓｌａｎｄ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｆａｃｅ、订ｔｈ Ｔｈｒｅｅ Ｓｉｄｅｓ Ｆａｉｎｇ Ｇｏａｆｓ Ｌｉ Ｈｏｎｇｃｈａｏ （Ｔｏｎｇｆａ Ｄｏｎｇｚｈｏｕｙａｏ Ｃｏａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｔｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｇｒｏｕｐ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｓｌａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｚｏｎｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ７４３９ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｓｉｄｅｓ ｆａｃｉｎｇ ｇｏａｌｓ ｉｎ ａ ｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｓｈｏｃｋ ｈａｚａｒｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｏｃｋ—ｂｕｒｓｔ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｍｏｖｅｓ ｖｉｏｌｅｎｔｌｙ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ ｈｉｇｈｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｓ－ ｌａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ，ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎｄｕｃｅｓ ｒｏｃｋ—ｂｕｒｓｔ ｗｉｔｈ Ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄ ｄｏｍｉｎａｎｔ—ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｉｎｄｕｃｅｄ；ｔｈｅ ｓｈｏｃｋ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ７４３９ ｆａｃｅ ｉｓ ０．７６ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｓｈｏｃｋ ｈａｚａｒｄ； ｔｈｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｇａｔｅｗａｙ ａｎｄ ｐａｎｅｌ ａｌｌｅｙｓ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｅｎｔｒｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ａｒｅａ ａｒｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｒｏｃｋ—ｂｕｒｓｔ；ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ｍｉｎ－ ｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｄａｎｇｅｒ—ｂｒｅａｋｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｃｏａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｏｆ ｐｒｅ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｒｅｌｅａｓｅ ｄａｎｇｅｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｎ－ｓｉｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ｇｏｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｏｆ ｃｏａｌ ｏｒ ｒｏｃｋ ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｕｎ— ｄｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｔｈｒｅｅ ｓｉｄｅｓ ｆａｃｉｎｇ ｇｏａｆｓ，Ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｓｌａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ，Ｒｏｃｋ－ｂｕｒｓｔ，Ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ 近年来，矿井开采不断向深部延伸，加之不合理 的开拓、开采布置及断层等，形成许多两侧甚至三侧 制体系，对类似条件下的冲击动力灾害防治提供指 导。 或四侧处于采空状态的孤岛煤柱工作面，冲击动力 灾害严重威胁矿井的安全生产 。某矿７４３９工作 面为三侧临空孤岛工作面，对其进行冲击危险性分 析，划定重点防冲区域，建立相应的冲击矿压弱化控 １工程条件概况 某矿７４３９孤岛工作面位于东四采区，北临 ７４１９采空区，南为Ｆ，断层、７４０３及７４０１采空区，西 临东运输大巷、７４２５及７４２９采空区，工作面基本处 于三侧临空状态。工作面主要开采石炭系ｃ５ 煤 层，厚８．７ ｍ，倾角４。，采深５００ ｍ左右；工作面 李红朝（１９８４一），男，助理工程师，０３７００１山西省大同市左云 县。 ２０９ ｍ，推进１３００ ｍ，面积２７１ ７００ ｍ ，可采储 ３ ３５６ ５８２ ｔ。工作面煤层顶底板特性见表１。 ｌ３３ 苏景岚郭江潮等：相似材料模拟在开采沉陷研究中的应用 ２０１５年７月第７期 大；当模型岩层变形较大，投影光斑会出现无法聚 焦，影响投影中心提取的精度；投影屏幕与模型框架 面应该保持平行，在两者没有完全平行的情况下，可 能会引起投影点偏移正确位置和相片变形。 １．２．２三维激光测量 在模型上建立编码点（控制点）和非编码点（观 ３ 结论 相似材料模拟试验的应用是开采沉陷变形监测 的主要研究方法，传统的模拟数据采集方法往往采 用人工量测，工作量较大且繁琐，不便于连续动态观 测：新监测方法则很好解决了精度不高、自动化程度 低等问题。通过对各种方法的分析，对比其异同，为 选择合适的方法提供理论依据：一般的开采沉陷监 测点），利用近景摄影测量获取模型点位移的数码 照片，经计算机软件的图像处理，进行编码点识别和 测可以采用传统的监测方法，对精度要求较高时，可 以采用全站仪观测法等，对于连续动态变形监测则 用光学图像法比较合适，精度要求较高、自动化程度 要求较高等时，可以采用三维激光扫描法，但仍然无 法把模型变形监测的时间细节表达清楚。若将四维 非编码点的匹配，计算标记点的三维坐标。将计算 出的非编码坐标导入光栅测量系统，加载标志点进 行空间光栅测量获取数据，最后对云数据处理。该 方法弥补透镜测量法、近景摄影测量法等在数据采 集的不足，且对于下沉的异常点光学图像法和透镜 法观测有明显不足。根据唐棍 等人的研究数据， 在５０ ｉｎ范围内三维激光扫描进行变形监测达到 ３ ｍｍ精度。 空间原理应用于模型变形监测，则监测的空问和时 间之间的规律和联系便会更加清晰，很多问题也能 得到解决。 参考文献 ２监测方法评价与对比 传统监测方法与新方法各有优缺点，适用范围 有所相同，在实际应用中常常根据需要选择合适的 监测方法。各监测方法比较见表１。 表１各监测方法比较 监测精度／ｍｍ自动化监测 ［１］ 邹友峰，柴华彬．开采沉陷的相似理论及其应用［Ｍ］．北京：科 学出版社，２０１３． ［２］ Ｋａｎ Ｗｕ，Ｇｏｎｇ Ｌｉｎ Ｃｈｅｎｇ，Ｄａ Ｗｅｉ Ｚｈｏｕ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｔｒａｔａ ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｉｍｉｌａｒ 监测方法 下沉水平 任Ｊ— 殳 ，盖鲻 日Ｊ删 。＋ ＋ 原理 主要 ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．Ａｒａｂ Ｊ Ｇｅｏｓｃｉ，２０１４，１１（８）：２２－２７． ［３］ 邓喀中．变形监测及沉陷工程学［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出 版社．２０１４． ［４］ 杨化超，邓喀中，郭广礼．相似材料模型变形测量中的数字近 景摄影测量监测技术［Ｊ］．煤炭学报，２００６，３１（３）：２９２－２９５． ［５］ 朱晓峻，郭广礼，查剑锋，等．相似材料模型监测的光学图像法 研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２０１５，４４（１）：１７６・１８２． ［６］ 唐棍，花向红，魏成，等．基于三维激光扫描的建筑物变形 监测方法研究［Ｊ］．测绘地理信息，２０１３，３８（２）：５４－５５． 注： 为透镜放大倍数，Ｄ为扫描距离。 （收稿日期２０１５－０４－０３） （上接第１３５页）面回采巷道围岩稳定性机理及控制技 术［Ｊ］．煤矿安全，２０１０（１１）：６１－６４． 其监测［Ｊ］．煤炭工程，２００７（２）：７０－７３． ［７］ 苗素军，牟宗龙，窦林名，等．深部复杂地质条件下矿井冲击地 压分析及防治［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１０，３８（９）：４３－４６． ［８］ 牟宗龙，窦林名，张广文，等．坚硬顶板型冲击矿压灾害防治研 究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００６，３５（６）：７３７－７４１． ［４］ 于大洲，孙长民，石 栋，等．孤岛工作面冲击地压综合防治 ［Ｊ］．煤矿工程，２０１０（１２）：４６４８． ［５］ 贺 虎．煤矿覆岩“ｏ－Ｆ—Ｔ”空间结构演化与诱冲机制研究 ［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２０１２． ［６］ 曹安业，窦林名，张小涛，等．某矿孤岛工作面冲击危险分析及 （收稿日期２０１５－０４－２８） １４９
