談礦井沖擊地壓及防治

王忠成/方正縣煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局

談礦井沖擊地壓及防治

王忠成/方正縣煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局

根據(jù)原巖（煤）體應力狀態(tài)不同，沖擊地壓可分為重力型，構造型和重力、構造應力并有的中間型。重力型沖擊地壓主要是受重力作用，沒有或構造應力影響極小，在一定的頂、底板和開采深度條件下，由采掘影響引起的沖擊地壓。

按沖擊地壓發(fā)生地點的不同，沖擊地壓可分為煤體沖擊和圍巖沖擊。煤體沖擊發(fā)生在煤體內，根據(jù)沖擊深度和強度的不同又分為表面、淺部和深部沖擊三種類型。圍巖沖擊發(fā)生在頂、底板巖層中，根據(jù)位置不同又分為頂板沖擊和底板沖擊。還可分為巷道沖擊地壓和工作面沖擊地壓

根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強度，可分為彈射、礦震、弱沖擊和強沖擊。

根據(jù)震級強度和拋出的煤量，又可將沖擊地壓分為三級：輕微沖擊（Ⅰ級），即拋出煤量在10t以下，震級在里氏1級以下的沖擊地壓；中等沖擊（Ⅱ級），即拋出煤量在10-15t、震級在里氏1-2級的沖擊地壓；強烈沖擊（Ⅲ級），即拋出煤量在50t以上、震級在里氏2級以上的沖擊地壓。

一、沖擊地壓的特殊

1.突然爆發(fā)。沖擊地壓發(fā)生前，預兆不明顯。

2.巨大聲響。沖擊地壓爆發(fā)的瞬間，伴有雷鳴般的響聲。

3.沖擊波強；煤體內積聚的彈性能突然釋放，產(chǎn)生強大的沖擊波。它能沖掉工人頭上的礦帽，以及沖倒幾十米至幾百米內的風門、風墻等設施。

4.彈性振動。沖擊地壓發(fā)生時在圍巖內引起彈性振動，工作人員被彈起摔倒，甚至輸送機、軌道等得型設備都可能被振動和推移，連地面人員有時都能感到這種振動。該振動所產(chǎn)生的彈性波可以被幾百千米外的地震儀檢測到，并留有清晰的震相記錄。

5.煤體移動。據(jù)現(xiàn)場觀測可知，淺部沖擊時，煤體發(fā)生移動，煤體移動時在頂板接觸面上有留有明顯的棕褐色擦痕，擦痕的方向即為煤體移動的方向。

6.頂板下沉或底鼓。沖擊地壓發(fā)生時，常導致頂板下沉或底鼓。

7.煤幫拋射性塌落。沖擊地壓造成煤幫拋射性塌落，多發(fā)生在煤幫上部到頂板的一段，越靠近頂板塌落越深，強烈沖擊時，塌落深度可達1.5m-2m。

二、防治沖擊地壓的相關規(guī)定

隨著開采深度的增中，巷道斷面加大、礦壓顯現(xiàn)加劇，沖擊地壓事故也呈上升趨勢，因此，煤礦開采須遵守下列規(guī)定：

1.開采沖擊地壓煤層的煤礦應有專人負責沖擊地壓預測預報和防治工作。

（1）開采沖擊地壓煤層的煤礦應有專人負責沖擊地壓預測預報和防治工作。

（2）沖擊地壓煤層掘進工作面臨近大型地質構造、采空區(qū)，通過其他集中應力區(qū)以及回收煤柱時，必須制定措施。

（3）防治沖擊地壓的措施中，必須規(guī)定發(fā)生沖擊地壓時的撤人路線。

（4）每次發(fā)生沖擊地壓后，必須組織人員到現(xiàn)場進行調查，記錄發(fā)生前的征兆、發(fā)生經(jīng)過、有關數(shù)據(jù)及破壞情況，制定恢復工作的措施。

2.開采嚴重沖擊地壓煤層時，在采空區(qū)不得留有煤柱。如果在采空區(qū)留有煤柱，必須將煤柱的位置、尺寸以及影響范圍標在采掘工程圖上。開拓巷道不得布置在嚴重沖擊地壓煤層中；永久硐室不得布置在沖擊地壓煤層中。

3、開采煤層群時，應優(yōu)先選擇無沖擊地壓或弱沖擊地壓煤層作為保護層開采。

（1）保護層有效范圍的劃定方法和保護層回采的超前距離，應根據(jù)對礦井實際考察的結果確定。

（2）開采保護層后，在被保護層中確實受到保護的地區(qū)，可按無沖擊地壓煤層進行采掘。在未受保護的地區(qū)，必須采取放頂卸壓、煤層注水、打卸壓鉆孔、超前爆破松動煤體或其他防治措施。

（4）開采沖擊地壓煤層時，沖擊危險程度和采取措放了后實際效果，可用采鉆粉率指標法、地音法、微震法等方法確定。對有沖擊地壓危險的煤層，應根據(jù)預測預報等實際考察資料積累的數(shù)據(jù)劃分沖擊地壓危險程度等級并制定相應的綜合防治措施。

（5）對沖擊地壓煤層，應根據(jù)頂板巖性掘進寬巷或沿采空區(qū)邊緣掘進巷道。巷道支護嚴禁采用混凝土、金屬等剛性支架。

（6）嚴重沖擊地壓厚煤層口的所有巷道應布置在應力集中圈外；雙巷掘進時，2條平行巷道之間的煤柱不得小于8m，聯(lián)絡巷道應與2條平行巷道垂直。

（7）開采沖擊地壓煤層時應采用垮落法控制頂板，切頂支架應有足夠的工作阻力，采空區(qū)中所有支柱必須回凈。

（8）開采沖擊地壓煤層時，在同一煤層的同一區(qū)段集中應力影響范圍內，不得布置2個工作面同時回采。2個工作面相向掘進，在相距30m（綜合機械化掘進50m）時，必須停止其中一個掘進工作面，以免引起嚴重沖擊危險。

停產(chǎn)3天以上的采煤工作面，恢復生產(chǎn)的前班內，應鑒定沖擊地壓危險程度，并采取相應的安全措施。

（9）有嚴重沖擊地壓的煤層中，采掘工作面的爆破撤人距離和爆破后進入工作面的時間，必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。

（10）在無沖擊地壓煤層中的三面或四面被采空區(qū)所包圍的地區(qū)，構造應力區(qū)、集中應力區(qū)開采和回收煤柱時，必須制定防治沖擊地壓的安全措施。

三、沖擊地壓的防治根據(jù)發(fā)生沖擊地壓的成因和機理，沖擊地壓的防治措施主要應避免產(chǎn)生應力集中區(qū)，對已產(chǎn)生的應力集中區(qū)域或因地質構造等因素存在的高應力區(qū)，采取改變煤巖體物理力學性能的措施，降低或釋放巖體積聚的彈性潛能。

1.采用正確的開采方法。

（1）開采保護層。開采煤層時，為了降低潛在危險層的應力，首先應當開采保護層。當所有煤層有沖擊地壓危險時，應開采沖擊地壓危險性最小的煤層。當有沖擊地壓危險的煤層的頂、底板都賦存保護層時，建議先開采頂板保護層。

（2）避免形成孤立煤柱。劃分井田和采區(qū)時，應保證有計劃的合理開采，避免形成應力集中的孤立煤柱，不允許在采空區(qū)內留煤柱，巷道上方不留煤柱，有條件的采區(qū)上山、采區(qū)邊界及區(qū)段巷道采無煤柱開采技術，避免應力集中。

（3）選擇合理的開采方法。開采有沖擊地壓危險的煤層時，應盡量采用長壁采煤法，采用全部垮落法管理頂板。煤柱支撐法、房柱式及其他留煤柱的開采方法，沖擊地壓發(fā)生頻繁。

（4）選擇合理的巷道布置方式。開采有沖擊危險的煤層時，應盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖石中。

（5）合理安排開采程序。要合理安排開采程序，防止采煤工作面三面被采空區(qū)包圍，形成“半島”。采煤工作面應采用后退式開采，避免相向采煤。

2.局部卸壓措施。

（1）煤層預注水。煤層預注水的目的主要是降低煤體的彈性和強度，采用向煤層注水的方法，使相鄰巷道、采煤工作面的煤巖層邊緣區(qū)減少內部粘結力，降低其彈性，減少其潛能。注水可降低煤巖層硬度，使煤巖松軟濕潤，減少彈性。

（2）鉆孔卸壓法。鉆孔卸壓法是利用鉆孔降低積聚在煤層中的彈性能，是釋放彈性能的一種方法。一般采用直徑大約100mm的鉆孔，現(xiàn)已有直徑為300mm的鉆孔。由于鉆孔后，鉆孔周圍的煤體采力狀態(tài)發(fā)生了變化，約束條件減弱，使煤體卸載，支承壓力的分布發(fā)生了變化，峰值向煤體深部轉移。當支承壓力不超過煤層孔壁穩(wěn)定范圍時，孔壁不破壞，鉆孔不變形，排出煤粉量為正常值，煤層沒有卸壓。當支承壓力超過煤層孔壁穩(wěn)定范圍時，鉆孔被破壞，支承壓力愈高，鉆孔破壞范圍愈大。因此，煤層積聚的應力愈高，利用直徑鉆孔卸壓愈有效。

（3）震動爆破法。震動爆破法是在安全條件下，用爆破方法釋放煤層積聚的能量，使煤層裂隙松動，是預防沖擊地壓的一種方法。其主要目的是改變支承壓力帶的形狀和減少峰值，炮眼布置盡量接近于支承壓力帶峰值位置。

誘發(fā)爆破就是在具有沖擊地壓危險的區(qū)域進行大藥量的爆破，人為地在工作人員撤出后誘發(fā)沖擊地壓。

（4）強制放頂。強制放頂卸壓控制頂板對防治沖擊地壓的發(fā)生是有效的，進行深孔爆破人工強制放頂，起到了減緩沖擊地壓的作用，經(jīng)實踐證明，收到了較好的效果。