煤礦沖擊地壓防治技術(shù)研究與應(yīng)用研究

李偉

摘 要：隨著當(dāng)前煤礦的開(kāi)采主要朝向深部發(fā)展，使得沖擊地壓產(chǎn)生的概率和強(qiáng)度也在增加。并且，沖擊地壓還會(huì)造成瓦斯突出以及煤層出現(xiàn)自燃和冒頂?shù)任：Γ瑫?huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的安全隱患。沖擊地壓不但會(huì)對(duì)生產(chǎn)人員的安全產(chǎn)生很大的影響，并對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)也會(huì)造成很大的影響。

關(guān)鍵詞：煤礦;沖擊地壓;防治技術(shù)

1 沖擊地壓的特征及破壞機(jī)理

沖擊地壓又被稱之為巖爆，主要就是煤礦在生產(chǎn)中巷道和采煤工作面周邊的巖體在應(yīng)力的作用下將變形能釋放，使得巖體產(chǎn)生破壞以及垮落等情況，同時(shí)還有很大的震動(dòng)以及聲音，會(huì)對(duì)支架造成損壞以及冒頂?shù)葐?wèn)題，對(duì)于生產(chǎn)會(huì)造成很大的影響。沖擊地壓有著突發(fā)性以及瞬時(shí)爆炸和一定的復(fù)雜性等特點(diǎn)。巖體在受到采動(dòng)對(duì)其的影響，局部應(yīng)力產(chǎn)生變化，將原始的應(yīng)力情況變?yōu)槎S或者多維狀態(tài)，巷道或者相應(yīng)的煤礦采掘面周邊的壓力降低，煤巖體呈現(xiàn)出一定的脆性，并且煤礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生碎裂，這樣煤巖體由于內(nèi)部的破壞而出現(xiàn)軟弱層，將所有的能量在煤巖體中聚集，應(yīng)力從平衡狀態(tài)朝向動(dòng)力狀態(tài)發(fā)展，若是受到外界對(duì)其的影響，這種平衡狀態(tài)被破壞而將能量釋放，并且煤巖體從自由面被拋，使得地壓事故產(chǎn)生。

2 對(duì)沖擊地壓產(chǎn)生的原因與理論分析

2.1 沖擊地壓理論

（1）強(qiáng)度理論。最早的理論研究中表明采場(chǎng)周邊應(yīng)力集中的情況比較嚴(yán)重，煤巖體所能夠承載的壓力達(dá)到最大值，巖體在被破壞時(shí)就會(huì)出現(xiàn)沖擊地壓的情況。當(dāng)前的研究理論認(rèn)為，一些應(yīng)力突然變大或者阻力降低，使得煤巖體產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)破壞，煤巖體產(chǎn)生拋射，造成沖擊地壓的產(chǎn)生。因此，煤巖體自身的應(yīng)力大于或者等于系統(tǒng)的強(qiáng)度是沖擊地壓產(chǎn)生的主要條件。（2）能量理論。對(duì)于能量理論中通常認(rèn)為礦體和圍巖所釋放的能量是造成沖擊地壓的主要能量。隨著當(dāng)前礦業(yè)的發(fā)展，使得整體的系統(tǒng)平衡受到很大的損害，沖擊地壓所產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件就是釋放的能量比消耗的能量大。（3）沖擊傾向理論。煤巖介質(zhì)自身存在的破壞力稱之為沖擊傾向，沖擊傾向通常需采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)將沖擊地壓所產(chǎn)生的可能度作為沖擊傾向度。（4）組合理論。若是沖擊傾向以及能量和強(qiáng)度理論同時(shí)能夠滿足相應(yīng)的要求，這是作為沖擊地壓產(chǎn)生的主要基礎(chǔ)條件。我國(guó)煤礦產(chǎn)生的沖擊地壓其條件主要就是強(qiáng)度高以及脆性大等。

2.2 沖擊地壓發(fā)生原因

沖擊地壓主要產(chǎn)生的外在原因就是高應(yīng)力基礎(chǔ)上，動(dòng)力源的不斷積聚，內(nèi)因是煤巖體存在一定的能量同時(shí)瞬間釋放一定的破壞能力。

3 煤礦沖擊地壓的有效防治技術(shù)分析

3.1 煤礦壓力預(yù)測(cè)

煤礦預(yù)測(cè)是對(duì)煤炭的傾向壓力進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)周邊煤巖體硬度進(jìn)行檢測(cè)，在煤巖體內(nèi)部所呈現(xiàn)的相關(guān)介質(zhì)和相應(yīng)的破壞能力和屬性進(jìn)行入手，這是現(xiàn)階段比較普遍的一種預(yù)防技術(shù)。第一，鉆屑率指標(biāo)法。這種方式又被稱之為鉆孔檢驗(yàn)法，主要采用小鉆頭來(lái)打孔，按照鉆進(jìn)的出屑量變化情況對(duì)巖體內(nèi)部應(yīng)力集中進(jìn)行判斷，對(duì)沖擊地壓可能產(chǎn)生的位置進(jìn)行判斷。第二，工程地震探測(cè)法。采用人為的方式進(jìn)行地震的產(chǎn)生，對(duì)地震的傳播速度進(jìn)行檢測(cè)，從而繪制速度和時(shí)間表，按照地震波傳輸速率來(lái)對(duì)煤巖體當(dāng)中的應(yīng)力分布和可能產(chǎn)生沖擊的可能性進(jìn)行判斷。第三，地音、微震監(jiān)測(cè)法。采用微震或者低音來(lái)持續(xù)的對(duì)煤巖體當(dāng)中所釋放的聲發(fā)射情況進(jìn)行檢測(cè)，按照所產(chǎn)生的變化規(guī)律對(duì)煤巖體所產(chǎn)生的沖擊性進(jìn)行判斷。第四，綜合測(cè)定法。為能夠?qū)崿F(xiàn)煤巖體沖擊地壓產(chǎn)生的時(shí)間和位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，可對(duì)以上所闡述的這些方法進(jìn)行綜合應(yīng)用。

3.2 鉆孔卸壓技術(shù)

鉆孔卸壓主要就是煤礦在高應(yīng)力開(kāi)采狀況下，采用煤層自身的彈性將鉆孔周邊的巖石進(jìn)行破壞，以此使得煤層的能量及時(shí)的釋放，從而將沖擊的危險(xiǎn)降低。鉆孔卸壓主要就是對(duì)壓力和高應(yīng)力進(jìn)行釋放的一種方式，主要可應(yīng)用在煤礦的開(kāi)采當(dāng)中，并且還可采用鉆孔對(duì)巖石的高應(yīng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使得其朝向其他的方向進(jìn)行巖體卸壓，在這當(dāng)中需要重視的是，鉆孔需按照實(shí)際的要求進(jìn)行鉆機(jī)的選擇，鉆桿長(zhǎng)度和直徑都需要能夠和操作要求相符合。打孔深度需能按照相關(guān)要求確保其距離合理，將孔深距離底板的距離合理把握，鉆孔通常需進(jìn)行單排實(shí)施布置，對(duì)鉆孔的相關(guān)參數(shù)合理把握，這樣不但可實(shí)現(xiàn)卸壓的目標(biāo)，還能確保鉆孔的安全性。

3.3 卸壓爆破技術(shù)

卸壓爆破主要是在高應(yīng)力的煤層當(dāng)中采用定點(diǎn)爆破的方式，將沖擊所產(chǎn)生的危險(xiǎn)進(jìn)行提前排除，從而降低沖擊危險(xiǎn)。卸壓爆破其作用還有使得煤層在爆破中使得周邊的巖體產(chǎn)生裂縫，這樣可以使得周邊煤層的力學(xué)結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而將彈性強(qiáng)度以及能量降低，使得沖擊地壓的強(qiáng)度和能量降低，避免應(yīng)力的不斷擴(kuò)散。然而卸壓爆破技術(shù)通常需在事前和事后加強(qiáng)合理的完善，事前調(diào)查主要就是判斷是否需要爆破，并采用鉆屑法進(jìn)行合理的檢測(cè)，在事后做好相應(yīng)的回饋，確保卸壓效果是否符合要求，降低安全隱患。

3.4 煤層注水技術(shù)

煤層注水是比較容易處理的一種方式，煤層自身有孔隙和透水性，采用注水可將煤層的屬性改變，還可以將煤層結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，將煤層強(qiáng)度降低以及對(duì)煤層的積蓄彈性降低，從而將煤層的塑性加大，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)降塵，以此對(duì)沖擊地壓所產(chǎn)生的危害進(jìn)行處理。頂板和壓注是比較常見(jiàn)的兩種方式，在注水中需要對(duì)時(shí)間合理安排，煤層在注水中的卸壓情況也需要加強(qiáng)檢測(cè)，以此來(lái)確保注水卸壓效果良好，煤層注水在一定意義上可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作，在危險(xiǎn)區(qū)域之外進(jìn)行操作，最大化的確保人員的安全。

在煤礦生產(chǎn)中沖擊地壓是其災(zāi)害之一，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)有著很大影響。所以，對(duì)沖擊地壓所產(chǎn)生的原因以及激勵(lì)和相關(guān)措施進(jìn)行分析，是對(duì)沖擊地壓進(jìn)行預(yù)測(cè)的主要方式。在煤礦實(shí)際生產(chǎn)中需做好防災(zāi)處理，不斷加強(qiáng)相關(guān)防治技術(shù)的完善，采用相應(yīng)管理方式將管理水平不斷提升，降低事故的產(chǎn)生，從而保證煤礦人員自身的安全。

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