煤礦沖擊地壓發生機理與防治技術的研究

張建平

摘 要：各種各樣的沖擊礦井，因為開采條件和地質條件是不同的，在預防控制沖擊地壓中，需要從評估煤礦開采前的沖擊傾向性、監測預警開采過程以及沖擊地壓的防治和解危著手，有針對性的采用有效的防護策略。本文主要介紹了煤礦沖擊地壓的發生機理，而且提出了煤礦沖擊地壓的防治技術，希望可以為有需要的人提供參考意見。

關鍵詞：煤礦沖擊地壓；發生機理；防治技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.062

近年來，隨著煤礦開采深度的不斷上升，沖擊地壓的顯現也會更加顯著，危害越來越大，嚴重威脅礦井的安全生產。為了從根本上實現煤礦生產的安全性和可靠性，重視沖擊地壓防治技術探究是最關鍵的。因此，相關部門必須要積極探索更多先進的沖擊地壓防治技術，這樣能夠實現煤礦企業的可持續發展。

1 煤礦沖擊地壓的發生機理

通常，煤礦沖擊地壓的發生都是有一些條件的，是煤層以及應力等共同影響的結果。沖擊地壓出現的主要條件是煤巖體，具備較強的沖擊傾向性。煤巖體積累的彈性應變能可以釋放的足夠空間是發生沖擊地壓的前提條件，而出現沖擊地壓的誘發條件是煤巖體積累能量的應力加載。必須要兼具以上這些條件，才有可能出現沖擊地壓。結合煤巖沖擊失去穩定性的物理特點，可以將沖擊地壓劃分為三大類，一是巖爆型沖擊地壓，二是頂板垮落型沖擊地壓，三是構造型沖擊地壓。[1]首先，巖爆型沖擊地壓主要是指煤巖體一直積累彈性應變能，在能量上升到煤巖的最大承載力時，煤巖就會出現瞬間爆炸的情況，其具體表現是彈射以及拋出媒體。然后，頂板垮落性沖擊地壓，主要是指推過回采工作面后，上部較厚而硬度較高的頂板始終沒有垮落，在懸頂面積達到規定的數值時，頂板瞬間出現折斷而造成的沖擊波強烈性損壞。最后，構造型沖擊地壓通常出現在構造條件相當復雜的地質環境中，因為構造應力過于集中導致的煤巖失去穩定性沖擊損壞。[2]從外，結合不同的出現位置，能夠將沖擊地壓劃分為兩大類，一是掘進沖擊地壓，二是回采沖擊地壓。首先，掘進沖進地壓通常出現在巷道掘進中，與巷道的布局位置以及布局方法存在聯系。其次，回采沖擊地壓出現在回采工作面的推進中，一般和回采工作面的回采時間以及長度存在聯系。

2 煤礦沖擊地壓的防治技術

煤礦沖擊地壓的防治技術必須要實現兩大目標：其一，減少應力作用的集中，及時將高峰應力區域的力量向其他的位置轉移；其二，利用改善巖石的使用性能，減少沖擊地壓中所釋放出的能量，進而減少因為沖擊地壓對煤場造成的危害。主要防治技術體現在以下幾個方面：

2.1 煤礦沖擊地壓的實質性策略

合理制定開采計劃。在采煤技術日益進步的背景下，新采區所開展的開采工作必須要合理制定計劃，不管是開采技術還是開采順序都必須要與有關規范相符合，防止使煤柱長期處在容易應力集中的狀況，這樣有助于后續工作的正常進行。采煤計劃的關鍵點是深井中的回風平巷，其挖掘水平關乎到煤礦內部的可靠性?？茖W的回風平巷必須要順著采空區域進行挖掘，在采煤中一旦發現所挖掘的回風平巷無法滿足需求，必須要再次明確挖掘的最佳地點，應當選擇煤柱周圍，防止各個方向的支撐力造成煤柱添加其他的壓力。如果采煤區較為安全，可以盡可能擴大挖掘的面積，禁止出現殘留的煤柱。在尚未處理煤柱前不能在應力集中位置開展各項挖掘工作。[3]深部挖掘較難時，盡可能不要在同一時間在兩邊進行采煤，而且還要在最大限度上降低對地下巖層的損壞。

2.2 確保煤層中含有的水分合格

有些煤層因為硬度較高而導致塑性不強，收縮性較弱，一旦外界壓力達到規定的巖層往往就會存在崩潰的情況，所以在平時的采煤過程中必須要注入適量的水。水分既可以優化煤層結構，又可以加強煤層塑性，在確保煤層具有一定強度的同時，還能夠降低沖擊地壓對煤礦造成的破壞，將適量的水注入煤層時，也會減少沖擊等級。此外，通過注水還可以減少應力高峰區域的數值，將集中在一起的應力向附近進行轉移，減少采煤的風險系數。

2.3 增強巷道的支護

巷道在采煤過程中起到至關重要的作用，增強頂底板的加固方式是多元化的，主要有拱形支架支護以及頂幫網索支護等等，這樣除了可以確保支護強度達標，還可以方便采煤工作的正常進行。[4]在巷道加固工作開展前，必須要了解煤礦地質條件，重視預測以及監測，尤其是受到沖擊地壓干擾的地區，對各種巷道或者巷道的每個時間段，都必須要采取有效的強支護方法，這樣在很大程度上能夠降低沖擊地壓的出現次數以及強度。

2.4 沖擊地壓的解危策略

所謂的解危策略，主要是指對有可能出現沖擊地壓的地區采取有效的策略，但沖擊地壓出現以在第一時間采取有效的應對措施，也就是振動爆破。這種類型的爆破是指使應力的集中地區受到來自振動波的干擾，引起小型的沖擊地壓，將煤巖體的所有能量釋放出來，防止出現大型的事故。而沖擊地壓的常見解危策略是組建一支高素質的防治沖擊地壓團隊。合理的采煤工作，需要從發達國家引進最新的采煤技術，提升生產水平。更加關鍵的是加強安全防范意識，注重培養專業的創新型防治沖擊地壓人才。[5]對于煤礦企業來說，必須要結合職工的具體情況，科學制定防治沖擊地壓學習培訓規劃，提升職工的綜合能力。并且作為工程技術人員，必須要進一步增強對沖擊地壓防治技術的探索，重視施工現場監管，培養他們的安全意識和加強防范專業技能，進而以提升人們的專業素質而降低由于沖擊地壓導致的破壞。

3 結語

總而言之，對礦井安全生產造成影響的主要因素是沖擊地壓。然而因為沖擊地壓具有一定的不確定性以及突發性，使得沖擊地壓預防工作難度加大。因此，煤礦企業必須要針對沖擊地壓的發生制定有效的防護措施，只有這樣才可以更好地保證礦井安全生產，從而促進煤礦企業的穩定有序發展。

參考文獻：

[1]高偉林.煤礦沖擊地壓發生機理及安全防治措施[J].內蒙古煤炭經濟，2018（20）：110+117.

[2]楊亞帆.煤礦沖擊地壓發生機理及防治措施[J].內蒙古煤炭經濟，2018（19）：21-22.

[3]宮健山.沖擊地壓發生機理與防治技術研究[J].內蒙古煤炭經濟，2018（14）：95+118.

[4]朱斯陶.特厚煤層開采沖擊地壓機理與防治研究[D].北京科技大學，2017.

[5]史先鋒.復雜條件下特厚煤層動力災害防治研究[D].北京科技大學，2017.