煤礦井下沖擊地壓防治技術(shù)探析

劉士坦（兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東鄒城 273500）

煤礦井下沖擊地壓防治技術(shù)探析

劉士坦
（兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東鄒城 273500）

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大與煤炭開采工作面的不斷延伸，沖擊地壓已成為礦井生產(chǎn)中最為常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)，對井下沖擊地壓進(jìn)行研究是十分必要的。本文首先分析了形成煤礦井下沖擊地壓的原因，重點(diǎn)論述煤礦井下沖擊地壓的防治技術(shù)和防治措施，以期為廣大煤炭從業(yè)者提供些許借鑒。

煤礦 沖擊地壓 防治

沖擊地壓是指在礦山開采時(shí)集聚在巖體中的彈性勢能在某一時(shí)刻突然強(qiáng)烈釋放，致使巖石爆裂彈射的現(xiàn)象。近年來隨著煤炭開采深度的不斷增加及開采范圍與強(qiáng)度的提升，沖擊地壓在煤炭生產(chǎn)中的發(fā)生次數(shù)日益增多，開展對其發(fā)生機(jī)理的探究，研發(fā)與制定具有針對性的防治技術(shù)與措施，不僅有助于煤礦生產(chǎn)的高質(zhì)高效進(jìn)行，確保廣大工人的生命安全，更是中國煤礦現(xiàn)代化建設(shè)的必要保障。

1　形成煤礦井下沖擊地壓的原因分析

1.1采掘技術(shù)要素

采掘技術(shù)導(dǎo)致形成沖擊地壓重點(diǎn)存在兩種方式：

（1）煤礦受到開采的制約或者是本來聚集應(yīng)力的煤礦、圍巖受到采掘的制約而使沖擊地壓形成。鑒于此，不合理地選用采掘工藝會提高形成沖擊地壓的可能性。

（2）在工作面采掘煤礦會導(dǎo)致迅速地聚集煤巖應(yīng)力，應(yīng)力集中區(qū)在一定的區(qū)域出現(xiàn)。

1.2地質(zhì)要素

（1）煤巖層構(gòu)造。在探究以往沖擊地壓事故的時(shí)候，一般劃分成為兩種煤層構(gòu)造，也就是硬頂—薄軟層—煤層和硬頂—硬煤—硬底。這兩種煤層的構(gòu)造會導(dǎo)致出現(xiàn)沖擊地壓。在實(shí)際生產(chǎn)中碰到這種巖層構(gòu)造會容易形成沖擊地壓。

（2）采掘的深度。在有關(guān)的理論研究方面，都提出影響沖擊地壓較大的要素是深度，在采掘深度不到350m的情況下，難以出現(xiàn)沖擊地壓。在采掘深度處于350m—500m的情況下，沖擊地壓出現(xiàn)的可能性提高。在采掘深度超出500m的情況下，會極大地提高出現(xiàn)沖擊地壓的可能性。

（3）地質(zhì)的構(gòu)造。除以上要素外，在明顯發(fā)育的褶曲、斷層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)容易形成沖擊地壓。這些區(qū)域因?yàn)樾纬闪说刭|(zhì)結(jié)構(gòu)而聚集了局部應(yīng)力，在對這些區(qū)域采掘的過程中會形成沖擊地壓。

2　煤礦井下沖擊地壓的防治技術(shù)分析

2.1局部性預(yù)報(bào)和預(yù)測技術(shù)

局部預(yù)報(bào)和預(yù)測指的是預(yù)報(bào)和預(yù)測工作面，也就是測量采掘工作面和開采工作面的場地指標(biāo)，進(jìn)而對沖擊地壓的危險(xiǎn)性進(jìn)行確定，以及實(shí)施有效的防治策略。有著非常多的預(yù)報(bào)和預(yù)測技術(shù)，通常煤礦結(jié)合施工狀況重點(diǎn)實(shí)施下面的策略預(yù)報(bào)和預(yù)測：

（1）采空區(qū)氣體分析技術(shù)。在煤層壓裂出現(xiàn)改變的情況下，采空區(qū)會涌入大量的瓦斯，對采空區(qū)氣體的組成部分的改變進(jìn)行測定，探究規(guī)律加以預(yù)報(bào)和預(yù)測。

（2）電磁輻射技術(shù)?；诟邏毫Φ挠绊懀簬r體被震動、形成聲響、破壞、壓裂，通過脈沖的手段傳播到附近的巖體，并且煤體電磁輻射強(qiáng)度會出現(xiàn)改變，結(jié)合形成沖擊地壓的前后，分析規(guī)律加以預(yù)報(bào)和預(yù)測。

（3）鉆屑指標(biāo)技術(shù)。打鉆煤體的時(shí)候，在對每一米鉆屑量進(jìn)行確定的基礎(chǔ)上測定工作面遭受沖擊地壓的可能性。這種技術(shù)簡單可行，各個煤礦井下務(wù)必結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀與煤質(zhì)讓資質(zhì)部門對該臨界值進(jìn)行確定。

2.2區(qū)域性預(yù)報(bào)和預(yù)測技術(shù)

結(jié)合煤礦井下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與開采基礎(chǔ)，分析是不是面臨沖擊地壓。

（1）半島形或者是孤島形的煤柱可能存在沖擊地壓。

（2）上分層或者是本分層的回采邊界、遺留煤柱等面臨沖擊地壓的可能性。

（3）地質(zhì)結(jié)構(gòu)變動帶，涵蓋傾角、煤層厚度、斷層，褶曲瞬間改變的范圍可能存在沖擊地壓。結(jié)合探究結(jié)論，劃分煤礦井下的沖擊范圍，對可能面臨沖擊地壓的范圍進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合危險(xiǎn)性，各自實(shí)施有目的性的防治策略。

2.3局部性的減震和解危技術(shù)

（1）煤體注水卸壓技術(shù)。以媒體物理性質(zhì)的改變作為視角，對煤體實(shí)施高壓注水與靜壓，實(shí)現(xiàn)卸壓。

（2）卸壓爆破技術(shù)。在存在沖擊地壓可能性的巷道，進(jìn)行深孔卸壓爆破。

（3）抽放瓦斯。在采取投產(chǎn)之前預(yù)抽瓦斯，將鉆孔和鉆場布置在煤巖巷，打鉆煤層實(shí)現(xiàn)瓦斯的抽放，進(jìn)而使煤體瓦斯壓力減小。

（4）巷道支護(hù)手段的完善技術(shù)。在沖擊地壓的范圍實(shí)施可縮與錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，且結(jié)合沖擊地壓的嚴(yán)重性使支護(hù)的強(qiáng)度提升，通過垛式支架或者是單體支柱在巷道的交岔口強(qiáng)化支護(hù)，避免沖擊地壓的出現(xiàn)而導(dǎo)致安全出口的堵塞和面積較大的巷道毀壞。

（5）綜合減震技術(shù)。將綜合減震技術(shù)應(yīng)用于存在嚴(yán)重沖擊地壓的巷道當(dāng)中，將高壓注水孔和卸壓爆破的控制孔通過大孔徑卸壓鉆孔取代，進(jìn)而給卸壓爆破營造理想的自由面。通過卸壓爆破之后煤體裂隙發(fā)育的現(xiàn)狀，實(shí)施靜壓與高壓注水，進(jìn)而在較短的時(shí)間段內(nèi)完全地濕潤煤體，使煤體的塑性增加。在對高壓應(yīng)力進(jìn)行卸除的時(shí)候使煤體的物理特性改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理想的減震成效，實(shí)現(xiàn)對沖擊抵抗的目標(biāo)。

2.4區(qū)域性防治技術(shù)

（1）科學(xué)布置與采掘技術(shù)。對長距離大工作面進(jìn)行布置，使采區(qū)的數(shù)量減少，進(jìn)而減少煤礦井下區(qū)間的煤柱，將無煤柱采掘應(yīng)用于區(qū)內(nèi)條帶間，煤柱不遺留在采空區(qū)，進(jìn)而大大地降低煤柱高應(yīng)力的范圍，新型的集中應(yīng)力的范圍也不能夠在采取形成。在對工作面進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況下，盡量地躲避高度集中應(yīng)力的范圍與大的地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶。對回采的順序進(jìn)行科學(xué)地組織，防止一起回采兩工作面的相同區(qū)段和相同采區(qū)。實(shí)施多區(qū)段和多采區(qū)共同采掘的手段，提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)間給煤體的卸壓，防止疊加應(yīng)力導(dǎo)致集中應(yīng)力的高區(qū)域。

（2）對保護(hù)層進(jìn)行開采的技術(shù)。在沖擊地壓的范圍，采掘解放層以頂分層充當(dāng)，體現(xiàn)對沖擊能量進(jìn)行釋放和卸壓的功能。

3　結(jié)語

礦井沖擊地壓對礦井生產(chǎn)、職工安全等有著重大威脅，增強(qiáng)對其防治技術(shù)與措施的探究既是保障礦井長久可持續(xù)發(fā)展的必然需求，亦是國家現(xiàn)代化建設(shè)與構(gòu)建社會主義和諧社會的必由之路。作為一名煤礦技術(shù)人員，必須以勇于開拓的精神投入到?jīng)_擊地壓的防治研究中，探究其發(fā)生機(jī)理，研發(fā)新型防治技術(shù)的同時(shí)注重舊有工藝的改善，從而使煤炭生產(chǎn)正常有效地進(jìn)行，為國家建設(shè)提供動力。

［1］李靜.煤礦沖擊地壓防治技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù)，2012，31 （2）.

［2］孫文革.煤礦沖擊地壓防治技術(shù)探討［J］.山東煤炭科技，2012（3）.

［3］侯瑋，駢龍江，郝彬彬，等.深部開采沖擊地壓發(fā)生條件及預(yù)測和防治［J］.河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，25（2）.

［4］竇林名，何學(xué)秋.沖擊礦壓防治理論與技術(shù)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

劉士坦（1978-），男，漢族，山東嘉祥人，2002年畢業(yè)于山東理工大學(xué)本科，現(xiàn)在兗礦集團(tuán)南屯煤礦工作，工程師。