煤礦沖擊地壓技術研究與探討

褚福橋

（山東能源集團有限公司，濟南250014）

煤礦沖擊地壓技術研究與探討

褚福橋

（山東能源集團有限公司，濟南250014）

隨著我國煤炭開采深度和開采量的增加，沖擊地壓發生的頻率越來越高，災害損失越來越嚴重。近年來，我國正在加大沖擊地壓技術的防治研究。論文將簡述我國沖擊地壓治理現狀，分析國內沖壓防治的問題所在；并結合國外先進防治經驗——波蘭沖擊地壓防治管理，提出改善我國沖擊地壓防治的措施，以有效避免煤礦沖擊地壓，減少煤礦災害。

煤礦；沖擊地壓；技術

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.158

1 引言

根據國內外煤礦開采實踐研究發現，沖擊地壓是在煤礦開采過程中經常發生的一種災害，它發生的頻率與煤礦的開采深度密切相關。20世紀80年代，國外產煤國家開始采取深度煤礦開采，各國開采深度如表1所示。隨著煤礦開采深度的增加，沖擊地壓越來越嚴重，如德國近一半煤層存在沖擊危險，波蘭超過一半有沖擊傾向。相比之下，1980年我國遭受相同沖擊的煤礦（開采深度僅為280m）僅為全國1/5[1]。

表1 20世紀80年代各國開采深度對比表m

隨著近年來我國煤礦資源需求的劇增，國內煤礦開采力度大大提升，開采深度不斷延伸，煤礦發生沖擊地壓的概率也在增加。現階段，我國大中型煤礦的開采深度大約在700m左右，一些煤礦深度可達1500m。采礦深度在不斷增加，沖擊地壓導致的災難事故也在不斷增加，2009—2014年間，大同、華亭、撫順等煤礦區沖擊地壓發生頻繁，使我國逐漸成為沖擊地壓頻發的國家之一。

顯然，伴隨著工業的快速發展，我國煤礦需求量日益劇增，煤礦開采深度也將不斷增加，沖擊地壓危害將成為煤礦開采的重大威脅。因此，我國越來越重視沖擊地壓的防治研究，為采礦產業的安全提供有力保障。

2 我國煤礦沖擊地壓技術研究現狀

經調查統計，我國煤礦開采深度的年均增加速度在10～15m，深部開采礦區為全國煤礦的主要方式。截至2015年年底，我國沖擊地壓煤礦已超過100個，特別是山東能源集團華豐煤礦、新巨龍煤礦、唐口煤礦等較大型煤礦，其開采深度大，沖擊地壓發生頻率高，所受損害也較為嚴重。

在煤礦沖擊地壓防治方面，我國仍存在許多問題。首先，在安全投入方面，受到體制改革等多方影響，針對煤礦安全的投入存在很大的不足，在煤礦沖擊地壓綜合防治方面的投入不夠，且由于其防治的研究難度較大，投資較高，回報具有很大的不確定性，企業對其投資也較少，遠遠不能滿足沖擊地壓防治課題研究的資金需求。

3 波蘭沖擊地壓的防治經驗

波蘭是較早進行沖擊地壓防治研究的國家，現已形成一套較完善的沖擊地壓防治體系，有效降低了沖壓的危害，對我國沖擊地壓的防治具有借鑒意義。現對波蘭的沖擊地壓防治經驗進行總結。

3.1 管理體系方面

波蘭在管理體系構建方面，制定了《波蘭采礦法》《地質礦山法》以及沖擊地壓防治相關限定法律法規。在礦山管理單位專門設立沖擊地壓的監管機構，并成立相應的煤礦開采技術實施監測專家組，對沖擊地壓技術進行專門的監測。

3.2 監測裝備和技術方面

波蘭的沖擊地壓監測裝備較為先進。隨著礦采程度的增加，對監測系統的技術要求不斷變化，其更新換代速度很快。波蘭常用的監測設備有定位震源和震級的微地震監測系統、利用反射原理的地音監測系統、利用透視原理監測周邊巖層的地層CT透視技術等[2]。

3.3 評價技術方面

波蘭評價技術管理方面比較嚴格。在煤礦開采前期，就要求煤礦技術人員對沖擊地壓進行專家評價，預測其損失程度，并制定相應的防治措施，報送相關部門審查，相關部門將聘請專家對其方案、措施進行謹慎審查，經過調整上報省級管理局進行進一步審查。一般常用微震監測、地音監測、應力監測等方法完成監測評價。

3.4 沖擊地壓管理方面

沖擊地壓管理主要是針對煤礦開采現場的管理。首先，由煤礦企業設立專門的沖擊地壓監測團隊，對開采中的沖擊地壓進行專門的監測和治理；并將沖擊地壓調度同生產調度的重要性等同，在調度室設立監測平臺；然后，由監測團隊記錄沖擊地壓相關數據，出現能量較大的情況時需上報，并保證人員及時撤離。

3.5 沖擊地壓防治方面

波蘭在煤礦沖擊地壓防治方面遵循了預防為主，綜合防治的原則，將沖擊地壓防治分為2個階段。第一個階段，即短期防治階段，主要的防治方法包括開采工藝的調整，利用高壓注水、斷頂斷底等方法緩解地下區域壓力，圍繞“預防為主”的原則，預先對沖擊地壓多發區的生產工藝進行完善。

4 我國煤礦沖擊地壓技術

4.1 完善沖擊地壓監測預警

監測預警是沖擊地壓防治的重要途徑，我們應吸取波蘭“預防為主”的防治原則，利用監測設備對其提前監測預警，以保證有充足的時間調整方案，降低企業財產損失和人員傷亡。可以采用電磁輻射法預測煤礦周邊巖石災害發生的動力情況，還可以對制定的沖擊地壓防治措施的預期效益進行檢驗[3]。這種方法主要是利用應力集中區和原巖應力區的對電磁強度的影響進行監測，并對輻射超過標準值的區域進行卸壓處理。

4.2 制定合理的開采部署

合理的開采布局是影響深礦開采安全的重要因素之一。在要進行深度開采的新區域要制定合理的開采布局，確定開采區域順序，防治煤柱區域的產生；確定工作面回風平巷應力方向，沿空掘巷；在開采煤礦時盡量多開采上部煤層，避免出面煤柱，降低煤礦開采量；深部開采應采取巖石下山方式。

4.3 預先卸壓

預先卸壓的方法很多，常用的方法為煤層注水。煤層注水是一種通過改變煤礦自身結構降低沖擊地壓的方式。注水將軟化煤層，降低煤體的強度，同時，降低支承壓力的峰值，改變煤體的應力狀態，從而達到減少沖擊地壓的效果。

4.4 嚴格控制保護層

我國煤礦安全相關法規規定，開采煤層時，要先對不存在沖擊地壓或沖擊地壓較小的煤層進行開采，作為開采保護區。保護區的煤礦開采能夠緩解周邊煤層的沖擊地壓。因為保護區開采后，其周邊應力降低，因此，其沖擊較小。

5 結語

波蘭是世界上深部開采沖擊地壓危險嚴重的國家之一，其經過數十年的經驗積累和防治實踐，在沖擊地壓方面已取得了一定的成效。論文針對我國煤礦沖擊地壓問題，結合波蘭經驗，提出完善沖擊地壓監測預警、制定合理開采部署、采用煤層注水預先卸壓等措施，有效防治沖擊地壓，以保證煤礦開采的安全，為我國安全礦采提供借鑒。

【1】竇林名,趙從國,楊思光.煤礦開采沖擊礦壓災害防治[M].徐州:中國礦業大學出版社，2006.

【2】姜福興,楊淑華,成云海,等.煤礦沖擊地壓的微地震監測研究[J].地球物理學報，2012,49(5):67-68.

【3】冀貞文,孫春江,姜福興.波蘭煤礦沖擊地壓防治技術現狀及分析[J].煤炭科學技術，2012,36(1):11-13.

Research and Discussion on Rockburst Technology in Coal Mine

CHU Fu-qiao
（Shandong Energy Group Co.Ltd.,Ji'nan 250014,China）

With the increasing coal mining depth and exploitation amount in China,the rock burst occurs more and more frequently,and the disaster loss is more and more serious.In recent years,our country is strengthening the research into rock burst prevention and control technology. This paper will briefly introduces the status of rock burst treatment in our country,and analyzes problems in domestic rock burst prevention and control.Combined with foreign advanced experience—rock burst prevention and control management in Poland,it puts forward measures to improve rock burst prevention and control,to effectively prevent rock burst in coal mine and reduce the coal mine disasters.

coal mine;rock burst;technology

TD324

A

1007-9467（2016）11-0126-02

2016-10-13

褚福橋（1974～），男，山東棗莊人，工程師，從事礦山開采技術研究。