淺談沖擊地壓防治

張連鵬 張博

【摘要】：隨著煤礦的開采主要朝向深部發展，使得沖擊地壓產生的概率和強度也在增加。并且，沖擊地壓還會造成瓦斯突出以及煤層出現自燃和冒頂等危害，會產生很嚴重的安全隱患。沖擊地壓不但會對生產人員的安全產生很大的影響，對煤礦的安全生產也會造成很大的影響。

【關鍵字】：煤礦;沖擊地壓;防治技術

一、引言

建煤礦位于七臺河礦區西北部，始建于1958年，東西走向長10.9公里，南北寬約4.5公里，井田面積49.2平方公里。新建礦目前沒有發生過沖擊地壓事故，但新建煤礦已進入深部開采，最大開采深度已超過500米，將會面臨高地應力和采動應力以及局部支承壓力的疊加影響，危險性大大增加。為保證安全生產，已對85、90、91、95和98層等五層進行鑒定，85層、90層、91層、95層、98層五層煤沖擊傾向性鑒定，85層、90層及91層頂板煤層鑒定為弱沖擊傾向性、底板無沖擊傾向性，95層和98層頂板鑒定為弱沖傾向性、煤層及底板無沖擊傾向性。

二、煤礦沖擊地壓的形成機理

1、強度理論

強度理論中認為，煤礦礦山在未進行開采之前，煤層處于堅硬的巖層夾持之下，這種夾持力會在煤層中產生高壓及高彈性，使能量大量集中于煤層壁區域，并保持相對力的平衡。而隨著煤礦開采深度的增加，煤層所受的夾持力也不斷發生變化，其應力也隨之加大，伴隨煤礦開采作業的持續推進，逐步打破了其所承受力量的平衡，使煤巖向采空區域變形與擠壓，從而形成沖擊地壓。

2、能量理論

煤礦礦山中由于受引力、重力等因素的影響，其內部存在著復雜且巨大的能量。當煤礦開采作業進行到一定的程度時，會打破煤礦地質中的能量平衡，使煤層釋放出大量的能量，并呈現于礦井采空區域，從而引發沖擊地壓。能量理論將煤礦沖擊地壓與能量進行聯系，并在兩者間建立起相對平衡關系。

3、沖擊傾向理論

沖擊地壓形成的前提是具有沖擊傾向性的煤體，煤體應變所釋放的空間成為了沖壓地壓發生的必要條件。有研究表明，煤體沖擊傾向判斷指標包括沖擊能量指數、彈性能指數、煤樣產生動態破壞的時間等，并根據不同的類型進行分類，當實際沖擊傾向大于其極限值時了，煤體產生沖擊地壓的風險將會不斷增加。

三、煤礦沖擊地壓的監測技術

1、圍巖變形監測技術

由于煤礦開采的縱深推進，會逐步導致其巷道產生大量移動和變形，最突出的表現是煤層頂板出現下移，致使礦井內通風、運輸及行人造成顯著的影響。通過實踐表明，當礦井巷道形變增加大，說明煤層巖質較為松軟，煤體的剛度也相對較小，此情況下不易發生沖擊地壓災害。而當巷道形變量變小時，則表明煤體剛性強，發生脆性破壞的概率也隨之增加。此時的煤層內部所蘊含的能量相對比前者更為巨大，由此可判斷其發生巖爆的可能性大大增加，因此礦井巷道形變量是有效預測沖擊地壓的重要方法。

2、鉆屑技術

鉆屑技術是在預測煤礦沖擊地壓形成的有效方法，它主要是通過在煤體中進行鉆孔，在不同的位置提取煤粉量，以掌握煤體的變化規律并進行監測。一般情況下，當不同深度的煤粉量超過其極限值時，將極可以發生沖擊地壓，而如果鉆孔深度是煤層開采深度的倍時，則發生沖擊地壓的可以性大大減小。鉆屑法由于受到很多限制，且對于操作技術要求較高，其實施相對困難，但不失為一種有效的沖壓地壓監測方式。

3、電磁輻射探測技術

電磁輻射探測是基于現代科技的一種監測方法，它依賴于對煤巖體特變化所產生的輻射特征進行判斷，進而對瓦斯風險、沖擊地壓礦井災害進行監測。電磁輻射探測技術會在煤礦的開采中對煤體的變化進行密切的監視，對煤體及瓦斯的電磁信號進行充分的分析，當電磁信號變強時，將增加發生巖爆及沖擊地壓的可能性。

四、煤礦沖擊地壓的有效防治技術分析

1、 煤礦壓力預測

煤礦預測是對煤炭的傾向壓力進行檢測，對周邊煤巖體硬度進行檢測，在煤巖體內部所呈現的相關介質和相應的破壞能力和屬性進行入手，這是現階段比較普遍的一種預防技術。

第一，鉆屑率指標法。這種方式又被稱之為鉆孔檢驗法，主要采用小鉆頭來打孔，按照鉆進的出屑量變化情況對巖體內部應力集中進行判斷，對沖擊地壓可能產生的位置進行判斷。

第二，工程地震探測法。采用人為的方式進行地震的產生，對地震的傳播速度進行檢測，從而繪制速度和時間表，按照地震波傳輸速率來對煤巖體當中的應力分布和可能產生沖擊的可能性進行判斷。

第三，地音、微震監測法。采用微震或者低音來持續的對煤巖體當中所釋放的聲發射情況進行檢測，按照所產生的變化規律對煤巖體所產生的沖擊性進行判斷。第四，綜合測定法。為能夠實現煤巖體沖擊地壓產生的時間和位置進行準確的判斷，可對以上所闡述的這些方法進行綜合應用。

2、鉆孔卸壓技術

鉆孔卸壓主要就是煤礦在高應力開采狀況下，采用煤層自身的彈性將鉆孔周邊的巖石進行破壞，以此使得煤層的能量及時的釋放，從而將沖擊的危險降低。鉆孔卸壓主要就是對壓力和高應力進行釋放的一種方式，主要可應用在煤礦的開采當中，并且還可采用鉆孔對巖石的高應力進行轉移，使得其朝向其他的方向進行巖體卸壓，在這當中需要重視的是，鉆孔需按照實際的要求進行鉆機的選擇，鉆桿長度和直徑都需要能夠和操作要求相符合。

3、卸壓爆破技術

卸壓爆破主要是在高應力的煤層當中采用定點爆破的方式，將沖擊所產生的危險進行提前排除，從而降低沖擊危險。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生裂縫，這樣可以使得周邊煤層的力學結構也會產生相應的變化，從而將彈性強度以及能量降低，使得沖擊地壓的強度和能量降低，避免應力的不斷擴散。

4、煤層注水技術

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，還可以將煤層結構進行改變，將煤層強度降低以及對煤層的積蓄彈性降低，從而將煤層的塑性加大，并且還能夠實現降塵，以此對沖擊地壓所產生的危害進行處理。

五、結束語：

在煤礦生產中沖擊地壓是其災害之一，對煤礦的安全生產有著很大影響。所以，對沖擊地壓所產生的原因以及激勵和相關措施進行分析，是對沖擊地壓進行預測的主要方式。在煤礦實際生產中需做好防災處理，不斷加強相關防治技術的完善，采用相應管理方式將管理水平不斷提升，降低事故的產生，從而保證煤礦人員自身的安全。

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