淺議煤礦沖擊地壓的影響因素和防治措施

李偉濤

摘 要：沖擊地壓是煤礦生產所面臨的嚴重自然災害之一，伴隨著煤炭開采逐漸往深部轉移，沖擊地壓發生的強度和頻繁程度日益增加。同時，生產實踐也表明煤礦沖擊地壓的發生沒有明顯的前兆，而且在各種類型的煤層、地質構造、頂板條件下都發生過這種破壞力極大的動力災害現象。一旦發生，很可能會造成難以估量的經濟損失和巨大的人員傷亡。因此，研究沖擊地壓的發生機理和防治措施是急切的并且非常必要的。

關鍵詞：煤巖體；沖擊地壓；發生機理；地質構造

中圖分類號：TD324 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.096

1 發生機理

煤巖體在構造應力以及重力的影響下聚集了大量的彈性能量，在巷道掘進或者工作面推進的過程中，原始的平衡狀態遭到破壞，當應力達到煤巖體極限強度時，煤巖體內聚集的高強度彈性能量快速地釋放，其中大多數以動能的形式釋放，并且可能伴隨著響聲和瓦斯等氣體的噴出，對安全生產和工人的安全造成嚴重威脅。

2 影響沖擊地壓的因素

2.1 煤巖體的物理性質

煤巖體的彈性、硬度和濕度等都是影響其發生沖擊地壓事故的重要物理性質。巖體彈性的變形程度與能量聚集程度密切相關，在一定程度上可以表明發生沖擊地壓可能性的大小。煤巖體的彈性變形程度大，發生事故的可能性就大。在彈性變形小的煤巖體中，其變形大部分都是塑性變形，發生事故的可能性就大大降低。此外，如果煤巖體中含有的水分較少，變形的能力就會增大，從而更容易積聚能量發生沖擊地壓事故。

2.2 開采的深度

根據生產實踐經驗，開采深度越大，發生沖擊地壓的可能性就越大。這是因為煤巖體的埋深越大，受到重力的影響就越明顯，煤體所具有的原始應力也就越大。一旦應力超過煤體的極限強度，就會發生沖擊地壓。但是，這個深度會根據各個地區煤體和巖體的某些物理特性發生改變，因此各個地區發生沖擊地壓事故的臨界深度是不同的。

2.3 地質構造

沖擊地壓事故在復雜的地質環境下，比如斷層、褶皺、煤層厚度發生改變等地應力較大的地方發生的概率比較大。當工作面推進到具有斷層、褶皺等地應力高度集中的區域內時，在超前采動壓力的影響下，煤巖體積聚的彈性能量極易突然釋放，造成沖擊地壓。而在構造應力已經得到釋放的區域，比如背斜側方向上寬緩的地方，由于應力的提前釋放，發生沖擊地壓的危險性會大幅度降低，甚至不會發生沖擊地壓。

2.4 開采方法

采用的采煤方法和采煤工藝不同，礦山壓力的分布范圍和大小也存在區別。如果巷道在掘進的過程中交岔點多，巷道數量多，并且留設的煤柱也多，就很容易造成多重支承壓力相互重疊的現象，使這一區域的地質環境變得更加復雜，該區域發生沖擊地壓的可能性就增大。

3 防治事故的措施

3.1 煤層注水

沖擊地壓的發生與煤巖體的含水量密切相關。向煤巖體注水后，其含水量增加，煤體的結構發生變化，塑性變形的能力改變，從而能夠降低煤巖體內聚集的彈性勢能，降低事故發生的概率。

3.2 改進巷道支護方式

在容易發生沖擊地壓事故的巷道中，可以采取錨噴網索等主動支護的方式，根據現場礦壓顯現的實際情況，在頂板變形量較大的區域提高支護能力，可以增加單體液壓支柱的數量或者采用垛式支架等加強對巷道的支護，防止出現當沖擊地壓事故發生時巷道遭到大范圍的破壞，甚至出現巷道被完全堵死的情況。

3.3 局部綜合性的防治措施

通過采取瓦斯抽放、煤層注水、切頂卸壓等一系列局部綜合性措施，可以大幅度降低沖擊地壓事故發生的可能性。在工作面開采之前，先對前方的煤體進行鉆孔施工，抽取煤層中的瓦斯，使煤層中的瓦斯壓力降低。同時，還需要在超前工作面選擇合適的距離和密度設置卸壓鉆孔，切斷應力的傳播途徑，使應力在可控的范圍內得到釋放，并且將這些鉆孔作為高壓注水孔。鉆孔在施工以及卸壓的過程中，其孔壁上會產生一系列裂縫，注入鉆孔的水可以在煤體的裂隙與空隙之中滲透、運動，增加煤體中水分的含量，從而改變煤巖體的物理力學性質，減少彈性能量的聚集。

4 結論

通過上述分析，得出以下3點結論：①煤體所受到的高強度的應力是導致沖擊地壓的直接原因，避免事故發生的關鍵在于控制煤體的應力大小和分布范圍，同時，防治沖擊地壓可以通過控制應力來實現。②影響沖擊地壓事故的因素有很多，事故的發生也是多種因素共同作用的結果，包括開采深度、斷層、褶皺等的影響，煤體本身的物理力學性質和開采方法等。③防治沖擊地壓的措施是被動的，主要是為了發生事故時盡可能地減少危害和損失，可采取煤層注水、改進支護方式、卸壓鉆孔等多種方式。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕