淺談煤層沖擊地壓的成因與防治

曾祥利　李國偉　程傳超

摘 要：通過生產實踐，對沖擊地壓發生的原因和基本條件形成初步認識，對沖擊地壓的預測、預報和防治進行初步，分析沖地壓的成因和防治，以避免和減輕沖地壓給安全生產造成的威脅

關鍵詞：沖擊地壓；成因；防治

煤礦經過多年的開采，生產作業進入礦井深部后，隨著采深的增加，沖擊地壓問題會越來越顯突出，給安全生產帶來巨大威脅。因此，了解沖擊地壓的成因，在生產中深入了解和掌握沖擊地壓的活動規律，做好預測預報和防治措施工作，應是煤礦今后安全管理的重點。

1 沖擊地壓發生的成因

1.1 煤層本身具有強烈的沖擊傾向性

與煤層的爆炸性、自燃傾向性一樣，發生沖擊地壓的煤層具有沖擊傾向。煤層本身彈性高，含水率低，在高應力壓縮下，積存了較多的彈性能，頂板為中等以上硬度，具有沖擊傾向性，因此具備了產生沖擊地壓的客觀因素。

1.2 開采深度

隨著開采深度的增加，煤層承受上部巖層的壓力越來越大，煤層本身的應力越來越高，沖擊地壓的發生頻率也會隨之升高。與發生各種災害的條件均有一定的臨界值一樣，個發生沖擊地壓的礦井都存在著始發臨界深度的問題，不同地質與開采條件的沖擊地壓其臨界深度不同。

1.3 圍巖條件

特別是煤層的頂底板的巖性和厚度與沖擊地壓的發生有著密切的關系，沖擊煤層的頂板大多都是厚層的砂巖、灰巖、礫巖等，其完整性強，在大面積懸頂下，不僅本身能積蓄彈性能而且使煤體承受強大的壓力，易發生沖擊地壓。

1.4 地質構造及煤層賦存條件

沖擊地壓的發生與地質構造及煤層賦存條件有關。在褶曲軸部斷裂帶附近，煤層形態結構不穩定，產狀發生突變處，易形成構造應力集中。形成能量聚積帶，是發生沖擊地壓的危險區。

1.5 孤島采煤

因開采布局、推進方向、開采程序等不合理造成的應力集中區。當采掘工作面因施工破壞原始應力平衡時，應力要重新分布，當載體的強度小于重新分到的應力時，就會造成大量能量的瞬間釋放，發生沖擊地壓；煤柱留設不合理，也會造成沖擊地壓顯現的密集帶。就是由于一、三段先采完形成采空區，二段開采時四周為采空區，屬孤島采煤，壓力高度集中集中，在外因力（地震）誘發下而形成。

2 沖擊地壓預測預報

我國對煤層沖擊地壓預測預報的方法和手段有很多種：①鉆屑法：是通過在煤體中鉆小直徑鉆孔，根據鉆孔不同的深度排出的煤粉量，觀測其動力現象，探測應力集中情況。②微震法：記錄沖擊礦壓的發生及卸壓爆破時誘發的震動，分析震動發生的趨勢及震動能量變化趨勢，以每日正常接收的信號為依據，根據震動信號的多少和震動能量的大小來對沖擊礦壓的危險程度提出預測預報。③電磁輻射法：回采初期將電磁輻射測點在上下兩巷每15M設點均勻布設，隨工作面推進逐步調整。當工作面上出口與煤柱間距不足100M時，包括整個煤柱范圍內逐步補充測點，確保監測范圍覆蓋全部存在沖擊危險的區域，對該區域測點每天派人監測，對電磁輻射數據每班進行處理分析，確定是否有沖擊傾向。④常規礦壓觀測法：工作面上、中、下部布置測線，每班對支柱的初撐力和工作阻力進行觀測，每天對監測數據進行處理分析，掌握頂板動態。記錄回采過程中頂板變化和壓力移動情況，繪成頂板壓力移動圖，做為預測、預報的依據。

3 沖擊地壓的防治

3.1 改進巷道支護形式

現有的棚式支護很難滿足實際生產需要，由于巷道支護強度低，變形量大，帶來一系列的安全隱患。大力推廣錨桿支護、錨網支護、錨桿配合錨鎖支護，減少或杜絕木棚、混凝土、金屬支架等剛性支護，是避免發生沖擊地壓事故的基本途徑。棚式等剛性支護為被動支護，不能對巷道施加主動的支撐力。受采煤工作面壓力前移的影響，巷幫頂板被破壞，棚子的損壞，斷面縮小，巷幫頂板移動，巷道基本報廢。錨桿、錨網、錨鎖是組合支護，效果優于棚式支護，巷道維護量小，能夠在回采過程中滿足生產需要。對回采工作面兩巷，通風、行人及安全有一定保證。

3.2 合理布置工作面、優化開采順序

為減少沖擊地壓的危害，開拓巷道和永久硐室不得布置在嚴重沖擊地壓的煤層中；嚴重沖擊地壓厚煤層中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住不得小于8米，聯絡巷道應與2條平行巷道垂直。

回采工作面開采期間，一般距工作面100—150米巷道開始變形，支架損壞。隨著工作面移近，頂板壓力逐漸加大，巷道頂板巖層加速下沉。因此按照現有條件對布置工作面要合理論證，使采煤工作面布置做到簡化、合理。

3.3 煤層注水

在煤層內注水，可以改變煤層的物理性質，減少儲存能量的能力，減少沖擊地壓發生的幾率和強度。

3.4 加大巷道斷面

加大巷道斷面，可減少沖擊地壓發生時造成的損失。峻德煤礦9.22沖擊地壓事故，造成死亡8人的嚴重后果，是由于事故時，巷道斷面??；而富力礦自1998年多次發生沖擊地壓沒有造成死亡事故，巷道斷面大是一個主要原因。

4 結論

沖擊地壓是一種自然災害，是一個復雜的技術問題，因此必須采取針對性的措施，根據煤質層理，地質構造情況對煤體進行注水、鉆孔、卸壓、進行無煤柱開采。建立建全預測預報系統，編制專項措施，掌握煤層的結構特性，地質變化條件。可根據具體實際情況、設施、人員、技術、設備采取適當手段，做好煤層沖擊地壓預測預報工作，是減少礦壓災害，杜絕頂板事故和沖擊地壓事故的有效手段。