煤礦沖擊地壓防治技術研究與應用

吳紹輝

摘 要：對于煤炭資源的開采而言，經常會發生由于高地應力作用下發生煤礦的沖擊地壓現象。理論上說造成煤礦沖擊地壓現象的原因有很多方面復雜的影響因素共同作用。總體上來說，煤礦的沖擊地壓和煤礦產地的地質、開采技術水平以及開采組織方案設計等都有著重要的聯系。本文通過對煤礦沖擊地壓的產生原因進行了分析，在此基礎之上對煤礦沖擊地壓的預防措施進行了初步的研究和討論，提出了一些改進措施和建議。

關鍵詞：煤礦;沖擊地壓;防治技術;效果檢驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.055

0 引言

所謂的煤礦沖擊地壓一般是指在煤礦資源開采地下應力過大，造成了地下煤礦在高地應力作用下發生了較大的壓縮變形，進而積累了較大的彈性能量，當煤炭開挖時由于開挖卸荷作用就會導致煤炭內積累的彈性能量在極短的時間內釋放出來。研究表明，在這個地應力瞬間釋放的過程當中，會造成煤礦破壞、冒落或拋出，而且呈現聲響、震動以及氣浪等動力效應。

近年來，隨著我國煤炭資源逐漸向更深的地下開采，造成我國的煤礦沖擊地壓的事故暢游發生。根據相關部門的統計表明，目前我國的煤礦沖擊地壓事件正在逐漸的表現出了突發性、多樣性、破壞性、廣泛性、嚴重性等新的特點，并且發生概率也在呈現一個明顯的上升趨勢。在這一背景下，針對煤礦沖擊地壓的防治技術進行研究具有十分重要的現實意義。

1 煤礦沖擊地壓產生的原因

造成煤礦沖擊地壓的原因有很多的因素，大體上來說主要是由煤礦地質構成、開采技術、組織管理等因素共同影響的。

1.1 煤礦地質因素

（1）開采深度。現有研究表明[1]，造成了地下煤礦沖擊地壓的主要發生在高地應力付村環境下。這主要是因為在高地應力作用下煤礦層會發生較大的壓縮變形，進而積累了較大的彈性能量，當煤炭開挖時由于開挖卸荷作用就會導致煤炭內積累的彈性能量在極短的時間內釋放出來。目前學術界公認為，當埋深在低于350米時，屬于淺埋地應力較小，發生煤礦沖擊地壓的概率較小。當埋深大于350米時。煤礦沖擊地壓發生的概率會隨著地應力的急劇增加而急劇增加，埋深越大發生的概率越大。

（2）煤巖層的結構特點。煤礦沖擊地壓往往會發生在硬頂—硬煤—硬底和硬頂—薄軟層—煤層的煤層當中，這主要是這兩種煤層結構由于其自身特殊的結構特點會很容易引發可冒性和沖擊危險性，存在較大的煤礦沖擊地壓的潛在可能性。

1.2 開采技術因素

其次，由于開采技術的影響因素也是造成煤礦沖擊地壓。開采技術造成的煤礦沖擊地壓的主要有以下兩種表現形式：首先由于開采技術不當造成開采區域煤礦發生了較大的應力積聚，形成較大的應力集中;其次由于開挖造成了地應力的瞬間釋放，誘發了煤礦沖擊地壓。對于這兩種表現形式都會增加和誘發煤礦沖擊地壓發生。

1.3 組織管理因素

煤礦的開采離不開組織嚴謹科學高效的管理系統。同樣的由于組織管理不夠嚴謹科學就會造成煤礦沖擊地壓發生。通過對目前我國發生的眾多的煤礦沖擊地壓事故進行對比分析，可以發現均或多或少的存在著組織管理松散的情況發生，造成煤礦開采出現不合理的問題頻發。例如，對于煤礦開采而言，當開采掌子面接近已有的采空區域一定范圍內時就會急劇增加沖擊地壓的發生概率。一般情況下，當這個距離在30米時就應當采取相應的管理措施，來避免事故的發生。

2 煤礦沖擊地壓的防治技術分析

煤礦沖擊地壓的預防首先需要根據煤礦的實際地質情況和每層結構特點進行針對性的采取相應的管理和技術措施，來有效地防止沖擊地壓事故的發生。現有的研究已經開發出了眾多的預防技術和管理措施，可以有效的提高每層的穩定性，能夠很好的預防煤礦的沖擊地壓。本文針對其中幾種代表性的預防技術進行了討論分析，具體如下[3]：

2.1 煤層注水技術

煤層注水技術，是目前最為常用的一種技術，這種技術主要是通過對煤層進行注水，起到改變每層的結構形式，降低煤層的強度，釋放煤層的彈性能，進而解決沖擊地壓的危險。煤層注水技術，具有較大的安全優勢，因為可以采用大型機械在較遠區域可以施工，避免了人工的直接接觸，因此是一種十分行之有效的解危技術。煤層注水技術主要有兩種形式，一種為頂板注水，另一種為壓注化學溶液方式。實踐證明，這兩種注水形式都能夠對煤礦沖擊地壓起到很好的緩解預防作用。但是需要注意的是在注水時應當嚴格控制注水時間，因為當注水時間過長時就會造成其他的附加影響作用[2]。

2.2 卸壓爆破技術

這種技術主要是通過在煤層中通過爆破來提前對高地應力進行釋放，來解除開挖過程中造成地應力釋放煤礦沖擊地壓的危險。卸壓爆破技術的主要原理是，通過爆破技術來增加煤層的空隙率，改變煤層的力學性質。煤層的空隙里增大就會降低煤礦的局部儲藏的彈性能。在開展卸壓爆破時需注意加強對煤層的量控監測。嚴格控制每次開挖爆破的當量和爆破沖擊振動速率。在爆破完成之后，要及時的做好反饋工作，對盲孔啞炮進行排除，檢查并確認煤礦沖擊地壓的危險，以保證真正實現爆破目的。

2.3 鉆孔卸壓技術

鉆孔卸壓技術主要適用于高地應力的賦存環境條件下。通過對煤層進行鉆孔，來起到對鉆孔周圍煤層儲存的彈性勢能進行釋放，達到消除沖擊危險目的。通過這樣的鉆孔技術，可以有效地避免應力集中的現象發生，起到地應力的重新分布，同時也可以使得高地應力向其他區域轉移和釋放[3]。

3 結束語

通過本文的論述，我們可以發現煤礦沖擊地壓是一個十分復雜的力學現象，具有眾多的影響因素，對煤礦開采具有十分重大的破壞作用。通過大量的實踐研究表明，煤層注水技術/卸壓爆破技術以及鉆孔卸壓技術都能夠很好的緩解或消除煤礦沖擊地壓的影響。

參考文獻：

[1]劉浩，劉亞楠.煤礦沖擊地壓防治技術研究與應用研究[J].山東工業技術，2018（02）：62.

[2]李靜.煤礦沖擊地壓防治技術研究與應用[J].煤炭技術，2012，31（02）：77-79.

[3]田學春，王君良，楊發起等.煤礦采區優化設計沖擊地壓防治技術研究與應用[J].煤炭技術，2015，34（07）：122-124.