煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的應(yīng)用

徐德生

摘要：隨著我國改革開放的不斷深化，國內(nèi)各行業(yè)都發(fā)生了巨大的改變，其中煤礦行業(yè)的發(fā)展是國內(nèi)眾多行業(yè)發(fā)展中最為迅猛的一個(gè)。煤炭作為我國許多行業(yè)生產(chǎn)中的原材料，對國內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展是十分重要的。隨著近幾年國內(nèi)的發(fā)展，煤礦開采事業(yè)也加快了發(fā)展的腳步，在為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)添磚加瓦的同時(shí)也帶來了諸多的負(fù)面影響。基于此，文章就煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以保證煤礦安全開采。

關(guān)鍵詞：煤礦安全；沖擊地壓；煤礦沖擊傾向預(yù)測；鉆孔卸壓

中圖分類號(hào)：TD324文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0035-02

隨著時(shí)代的發(fā)展，國內(nèi)越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中都離不開煤炭資源的利用。因此，如何保證煤炭資源開采時(shí)的安全已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士所最為關(guān)心的問題，同時(shí)也是必須要解決的事情。

1我國煤礦安全開采的重要性

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展及企業(yè)對煤炭資源的需求，我國近幾年來成立了多個(gè)大型的煤炭開采基地。但同時(shí)，由于煤炭開采過程中安全措施沒有做到位，使在煤炭開采過程中受傷或死亡的人數(shù)也在逐年遞增，這主要是由于在煤炭開采過程中對地壓的沖擊而導(dǎo)致氣壓突然升高對人體產(chǎn)生的沖擊所導(dǎo)致的受傷甚至是死亡情況。對于這種情況，隨著煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，負(fù)責(zé)人員也在不斷地總結(jié)著經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，對煤炭沖擊地壓的防治技術(shù)也制定出了一系列的可行性方案，可以有效地確保在煤炭開采過程中的安全。

2煤礦沖擊地壓的主要原因

2.1實(shí)例說明

針對煤炭沖擊地壓所造成的影響，本文就以南屯煤炭開采為例進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的說明。

例如：南屯煤礦的東西長度為10.5km，南北寬度為4.5km。在煤礦開采中發(fā)現(xiàn)，該煤礦層分布總面積約為27.5km3。整個(gè)煤礦區(qū)域呈北寬南窄的四邊形分布，其中該煤礦的南北長度為4750m，東西寬度為1100～2600m，煤礦總面積可達(dá)6.5km2。在該地煤炭開采中，主要針對于93號(hào)煤礦上方的4號(hào)工作面及南側(cè)93號(hào)煤礦上方的2號(hào)工作面為主要開采區(qū)域，同時(shí)以93號(hào)煤礦北側(cè)上方6號(hào)工作面及煤礦東部與九采邊界膠帶巷相鄰區(qū)域?yàn)橹鳌Ｔ撻_采區(qū)域的地面高度為50.11～55.62m，平均高度為52.87m。煤礦下方深度為480～650m，平均深度為565m。開采區(qū)域總長度為151.2m，延長長度為1644m，93號(hào)煤礦上方4號(hào)工作面自2007年2月7日開始進(jìn)行回采工作，煤礦開采面主要以偽傾斜長壁綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高全部垮落開采方法，目前煤礦開采面積已達(dá)到118m2。并且煤礦開采層為三層以上煤層，在該開采煤礦允許范圍內(nèi)，三層以上煤層結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，煤層的厚度約為3.4～6.7m，平均厚度為5.21m。并且煤層結(jié)構(gòu)相對簡單，煤層傾斜度為4°～13°角，平均角度為10°，煤層開采中，利用直接將煤炭頂為粉砂巖的方式，泥巖深度約為0～2.95m，平均約為1.55m，基本頂為中細(xì)砂巖層，深度約為22.4～25.24m，平均約為23.50m；而煤礦中的直接底板粉砂巖層深度約為2.89～5.34m，平均約為3.94m。隨著近幾年開采力度的加大，使煤礦內(nèi)留下了很多不規(guī)則的煤柱，使上覆巖層一方面內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，另一方面煤柱上的疊加應(yīng)力也相對不斷加大，因而沖擊地壓也就成為了該煤礦開采工作中的主要安全隱患。

2.2造成沖擊地壓的主要原因

造成沖擊地壓的原因有很多。首先，是煤炭的性質(zhì)所造成的原因，根據(jù)南屯煤炭的實(shí)際情況來看，具有很強(qiáng)的沖擊傾向。另外，由于南屯煤礦的圍巖性質(zhì)致使其頂板巖性和厚度以及吞煤層開采后的可冒性增強(qiáng)，這是影響沖擊地壓的最主要因素。尤其是基頂厚層砂巖及堅(jiān)硬巖層、確板堅(jiān)硬巖層結(jié)構(gòu)等的開采不合理，都會(huì)造成煤炭開采時(shí)所造成的地壓沖擊危險(xiǎn)性因素。除此之外，地質(zhì)構(gòu)造問題對煤炭開采時(shí)所產(chǎn)生的地壓沖擊的影響也是十分大的。就一般情況而言，在煤礦地質(zhì)層的結(jié)構(gòu)區(qū)域中，普遍都會(huì)存有少部分地殼運(yùn)動(dòng)所殘留下來的煤炭層效應(yīng)力，使煤炭自然形成了一種構(gòu)造曼力效應(yīng)。因此在目前所開采的煤礦中，普遍都會(huì)存有煤礦斷層、褶曲以及局部異變的區(qū)域，同時(shí)煤炭開采過程中，所產(chǎn)生的沖擊地壓往往就發(fā)生在這些結(jié)構(gòu)效應(yīng)力相對較為集中的區(qū)域內(nèi)。例如：南屯煤礦西部基本上就是一單斜構(gòu)造所成，故垂直和水平效應(yīng)力及地壓應(yīng)力不均衡，因此很容易發(fā)生沖擊地壓事故。另外，煤炭開采方式不正確也是產(chǎn)生沖擊地壓的最主要因素之一。通常情況下，對于采用綜合開采技術(shù)進(jìn)行季節(jié)性生產(chǎn)的礦井，對沖擊地壓的影響是最大的。這一類煤礦在開采時(shí)應(yīng)力絕對值會(huì)有所增加，但開采的集中層卻會(huì)因此而降低。相對來說，該種開采方式來說，開采時(shí)沖擊地壓所產(chǎn)生的危險(xiǎn)性要比進(jìn)行單一煤層開采或分層煤炭開采的方式對沖擊地壓的危險(xiǎn)性大很多。因此會(huì)大大增加開采過程中沖擊地壓的危險(xiǎn)系數(shù)。此外，對于效應(yīng)力產(chǎn)生區(qū)域相對較為集中的煤層來講，在進(jìn)行開采時(shí)煤層是同時(shí)需要承受多個(gè)面所施加的集中效應(yīng)力作用的，因此這些區(qū)域也是沖擊地壓事故的多發(fā)區(qū)域。例如南屯93號(hào)煤礦4號(hào)在開采中發(fā)現(xiàn)煤礦的中間層與回風(fēng)層以及運(yùn)輸層之間的距離分別為60m和91m，而開采時(shí)煤礦層的平均厚度為5.21m，因此可以判定煤礦的中間層與回風(fēng)層的煤柱臨界寬度正處于開采中沖擊地壓事故危險(xiǎn)的范圍內(nèi)，也是最容易出現(xiàn)沖擊地壓的區(qū)域。

3煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)

提高煤炭開采技術(shù)，規(guī)避危險(xiǎn)是目前煤炭開采事業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。因此，相關(guān)部門工作人員針對南屯煤礦沖擊地壓的具體情況制定出了兩點(diǎn)可行性較強(qiáng)的技術(shù)措施。具體內(nèi)容如下：

3.1煤礦沖擊傾向預(yù)測技術(shù)

針對于上述南屯煤礦沖擊地壓現(xiàn)象分析，首先要做好煤炭傾向沖擊壓力的預(yù)測，同時(shí)對煤礦層周圍巖石的軟硬程度進(jìn)行判定，這是目前我國煤礦開采中應(yīng)用最為廣泛的預(yù)防煤礦沖擊地壓防治技術(shù)。普遍來講，煤炭開采時(shí)所產(chǎn)生的沖擊地壓主要是由煤炭內(nèi)部所產(chǎn)生的各介質(zhì)及破壞能力和屬性引發(fā)的。因此，為了防治煤炭開采中沖擊地壓所帶來的危害，我國煤炭科學(xué)總院北京巖石力學(xué)開采實(shí)驗(yàn)室針對南屯煤礦煤層的具體情況進(jìn)行了分析研究，并根據(jù)分析所得的結(jié)果準(zhǔn)確地判定出了該煤礦是具有很強(qiáng)的沖擊地壓傾向性的并針對此制定出了解決問題的辦法，確保了煤炭開采的安全。

3.2鉆孔卸壓技術(shù)

針對南屯煤礦的實(shí)際開采情況，相關(guān)部門負(fù)責(zé)人制定出了鉆孔卸壓技術(shù)來釋放出煤質(zhì)中積聚的大量彈性能力。一般而言，在煤炭開采時(shí)煤質(zhì)在開采過程中通常都會(huì)受到較大壓力作用，因此針對此情況最有效的方法就是采用鉆孔卸壓將煤礦周圍作用于巖石上的高效應(yīng)力向卸壓層以外的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。使煤炭層自身的彈性能力不足以達(dá)到?jīng)_擊地壓的強(qiáng)度。需要注意的是：在鉆孔時(shí)要采用TXU-75型號(hào)的鉆機(jī)打卸壓鉆孔，同時(shí)選用鉆桿長度為1.5m，鉆頭直徑為115mm的鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)鉆孔的有效距離要保持在3m范圍內(nèi)，打孔的深度不能小于10m，且孔距離底板距離不能小于1.2m，呈單排布局方式排列，以最大限度確保煤炭開采安全。

4結(jié)語

綜上所述，煤炭開采中沖擊地壓所造成的影響是十分嚴(yán)重的。因此，要根據(jù)煤炭開采現(xiàn)場的實(shí)際情況，制定出具體的防治沖擊地壓技術(shù)措施，有效保障煤炭開采工的安全，促進(jìn)煤炭開采事業(yè)長期有效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐剛．綜采工作面快速撤除工藝[J]．低碳世界，2014，（4）．

[2]賈召陽．分析煤礦綜采工作面安全管理[J]．科技與企業(yè)，2013，（22）．

[3]薛紅梅．煤炭開采中地表塌陷的環(huán)境影響預(yù)測與評(píng)價(jià)[J]．科技資訊，2008，（9）．

endprint