煤礦沖擊地壓災害監測預警技術研究

井亞社

摘? 要：因為我國目前科技飛速發展，各行各業都在不斷飛躍前進，因此對煤炭的需求量比以往更加巨大，在實際的開采過程當中，煤礦產業很容易引發各種各樣的災難，因此合理的預警方案是必不可少的，比如對沖擊地壓進行有效地避免。其于此，文章通過分析探索以及現場實踐來總結我國煤礦沖擊地壓所造成的破壞，并且對這一情況提出了相應的對策。

關鍵詞：沖擊地壓;沖擊特征;監測預警;發生機理

中圖分類號：TD324 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）31-0157-02

Abstract： Because of the rapid development of science and technology in China， all kinds of industries are constantly advancing by leaps and bounds， so the demand for coal is greater than ever. In the actual mining process， the coal mining industry is easy to cause all kinds of disasters. Therefore， a reasonable early warning scheme is essential， such as the effective avoidance of rock burst. Therefore， through analysis and exploration and field practice， this paper summarizes the damage caused by coal mine rock burst in our country， and puts forward the corresponding countermeasures to this situation.

Keywords： rock burst; shock characteristics; monitoring and early warning; occurrence mechanism

引言

本文通過不同的角度進行分析，總結了我國煤礦沖擊地壓產生的主要影響，以及為何會產生這樣的情況。一般來說，煤礦沖擊地壓很容易在極廣的范圍內發生大量破壞，同時也會讓礦產出現大能量地震，這一現象主要是應力集中以及動載擾動疊加所導致的。本文主要討論了沖擊地壓預警機制，就是從靜載以及震動兩個角度對其進行精確的預防，避免發生沖擊地壓而導致大面積的破壞。

1 煤礦沖擊地壓顯現特征

我國對于煤礦的需求日益增加，因此煤礦的挖掘量也在不斷提升，這也就意味著更多的煤礦將會受到嚴重的沖擊災害。目前，在全世界范圍內對煤礦的沖擊地壓已經展開了一系列的探索，特別是對沖擊地壓發生的因素以及避免的方法，這一部分內容得到了一些較有成效的策略，但是對沖擊地壓的精準預測仍然是難以完成的復雜任務。主要是因為以目前的科技，還很難達到對沖擊地壓的整個發生規律進行深入了解，同時也很難對沖擊地壓的特征進行深入的探索和監測。不僅如此，因為不同的煤礦擁有不一樣的地質，因此也會有各種各樣的預警方式。針對不一樣的地質情況，需要使用具有差異化的預警方式，而且因為使用不同的預警方式監測到的數據并不能夠做到完全一致，這也讓調研人員在調查的過程當中遇到很多難題。本文主要探索的煤礦沖擊地壓災害預警方式，主要是通過對一系列的數據進行分析監測，在預警方面主要提出了設計震動場以及應力場的綜合預警方式。首先，對煤礦沖擊地壓進行空間分析，可以發現絕大部分的沖擊地壓，都會出現在煤礦巷道的內側，特別是一些沖擊地壓發生第二事故，都會出現在采掘煤礦的期間，尤其是超前巷道以及沿空側巷道。不僅如此，沖擊地壓所發生的區域，一般來說都會同時產生極為猛烈的礦震，而礦震的源頭以及具體沖擊的地點都會產生在一些不一樣的地方，水平方向測量的話可以發現，這些地點會相距150米左右。沖擊礦壓在發生的時候，很容易在煤礦挖掘面一、二、三、四角的采空區同時出現巖爆的現象，并且因為不同的沖擊事故，產生并且出現地震應力波，所以在工作面出現了很大面積的破碎硬頂的時候，就極為容易出現巖爆的現象，如果沖擊出現在采礦形成的高應力集中區區域，那么抗震和產生的能量更多的情況下，就更容易導致沖擊的發生。

2 沖擊地壓類型和發生機理

2.1 沖擊地壓類型

根據有關專家調查，可以知道根據沖擊地壓位置和影響因素差異，將沖擊地壓有效地分成四個種類。第一個種類就是煤柱型沖擊地壓，這種沖擊地壓的破壞方式，主要是把煤柱的壓力破壞，并且將底板突然之間鼓起來形成的，在沖擊力產生的時候，將煤柱的靜載應力作為造成沖擊地壓的主要形式，之后產生礦震震動，以及應力波擾動而產生煤體沖擊地壓的應力，一般來說都是垂直應力，同時巷道底板也會被水平應力附加，由幫部中的垂直應力在底板處轉變而來的，水平應力雙重作用。第二種是褶曲構造型沖擊地壓，一般來說這種類型的沖擊地壓其主要破壞方式是底版瞬間鼓起來，如圖1。主要是將煤體集中靜載應力作為主要形式之后，加上巷道振動應力波出現擾動而導致的幫部煤體中，一般來說都會受到垂直應力和因為底板水平應力在幫部煤體中轉化出的垂直應力作用。第三種是堅硬頂板型沖擊地壓，這種沖擊地壓一般來說都會產生煤巖體劇烈的震動，底板會瞬間鼓起，煤幫也會被大量破壞[1]。第四種是斷層型沖擊地壓，這種沖擊地壓主要的破壞方式是煤巖體強烈的震動，底板會瞬間鼓起，煤幫也會被破壞，在沖擊力源上，主要是因為斷層活化而引起的震動應力波作為主要形式。

2.2 沖擊地壓的因素

沖擊地壓的形式都是因為煤巖體中的靜載應力，以及礦震動載應力同時產生一定的因素而導致的。這二者之間的差異及主要發生原因，就是因為靜載應力以及動載應力在發生過程當中，所產生的力量大小有一定的差異。所以，可以知道沖擊地壓是煤礦采掘空間周圍的媒體中，靜載以及礦震疊加，超過一定的范圍就會讓煤體出現破壞，而使得煤巖體當中的彈性和振動波輸入量用于媒體破裂耗散。

3 監測預警技術和方法

通過一些實地調查，可以發現沖擊地壓的危險預測能夠使用早期危險評估以及實時監測相匹配的辦法[2]。

3.1 多參量監測預警技術

因為煤礦被破壞主要會受到各種各樣不同因素綜合影響，所以在進行實際監測的時候，需要使用不同參量相互結合的預警方式，對不同的沖擊其危險性進行比較合理的判斷，把沖擊危險分別規劃為無沖擊危險，弱沖擊危險以及中等和強度沖擊危險，工作人員進行沖擊地壓預警工作的過程當中，需要按照危險等級的差異來進行不同的預防[3]。

3.2 應力監測技術

對目前的鉆屑量原理和多因素耦和的沖擊壓力具體危險性進行分析，可以確定危險性，其主要原理是因為巖層在不斷的運動，而支承壓力以及鉆屑量和鉆孔煤巖應力也有極為密切的關系。

3.3 電磁輻射監測技術

煤巖體在荷載的施力之下，很容易出現變形。而這樣的變形就會在不同程度造成電磁輻射，一般來說在應力下巖煤體會因為不均勻的變形作用而產生。變形速率不斷的改變，因此電磁輻射以及脈沖也在不斷增加。通過對電子理論的實驗可以發現，煤體的破壞程度和應力狀態是有很大關系的。

3.4 電荷監測技術

因為煤巖形被破壞時會產生電荷感應信號，同時煤巖的破裂也會讓裂隙尖端出現電荷分離的狀況，所以感應強度和巖煤體的載體是有很大關聯的。如果持續增加，電荷的感應信號就會不斷增大。巖煤體破壞失穩的時候，電荷感應信號會達到極大的值，不僅如此，按照巖煤電荷監控技術可以知道，如果電荷感應信號處在一個極端的位置，那么就很容易出現沖擊地壓的情況。

3.5 地質動力區劃技術

按照一些理論可以知道，地形地貌其主要的基本形式和特征與地質構造有著極為密切的關系，工作人員對一些具有標志性的地形地貌進行實地考察和分析，就能夠發現這一區域出現斷裂的主要原因。不僅如此，因為大部分企業都在進行綜合的地應力測量，使得斷塊圖測量更加準確，而這也在很大程度上，讓人類工程活動獲得了更多的預測可能性。

4 多參量綜合測量預警技術的應用

因為鉆屑量監測一般來說都在很大的范圍內，因此高波速區的鉆屑量是有一定高度的，低波速區的鉆屑量相對而言較少。如果和中產線相距80米的地方是高波速區，那么就可以知道高波速區以及低波速區之間的鉆屑量是有很大差異的，電磁輻射監測一般來說，在7到22米之間，而且高波速區的電磁輻射相對而言更高，低波速區的電磁輻射一般來說更低。壓力傳感器監測的范圍一般在12到18米，而工作面推進傳感器一般來說在125米，不同傳感器壓力也會出現急劇升高的情況，以上這些檢測方法按照不同角度對震動周邊進行數據的監測，這種監測其范圍和準確度相對而言都是較為有限的，所以在實際監測的時候，只是使用一種檢測方法，是很難得到更加準確結果的。本文就比較推崇使用綜合的方法進行預警監測。

5 結束語

綜上所述，我國的礦井沖擊地壓的監測預警方面的策略和傳統的方式相比是有很大發展的，但同時也出現了更多的問題，所以工作人員在進行監測的時候，需要對沖擊地壓的具體產生原因進行具體的分析，同時也按照其具體的需要，不斷地補充預警策略，使檢測運行能夠更加準確。

參考文獻：

[1]孔風閣，胡曉東，良莊煤礦分拉工作面沖擊地壓防治技術與實踐[J].現代礦業，2019（07）：670-672.

[2]王星.近距離煤層沖擊地壓防治技術研究[J].近距離煤層沖擊地壓防治，2019，32（13）：185-186.

[3]翁德剛.煤礦采掘沖擊地壓防治技術研究[J].中國科技縱橫，2019，32（13）：185-186.