煤礦沖擊地壓災(zāi)害分析與控制技術(shù)探究

李琳 韓洪舉

摘要：在煤巖處在破壞臨界的情況下，很多的能量集聚在煤炭中，并且煤炭部位的脆性達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即煤巖消耗能量的速度小于集聚能量的速度，則煤巖會(huì)迅速形成破壞，這就是所謂的沖擊地壓形成原理。為此，需要分析煤礦沖擊地壓災(zāi)害的形成因素，然后以此為根據(jù)實(shí)施有效的煤礦沖擊地壓災(zāi)害控制技術(shù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：煤礦;沖擊地壓;因素;控制

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)沖擊地壓這種動(dòng)力災(zāi)害，該災(zāi)害的特點(diǎn)是突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大，如果形成沖擊地壓，那么將對(duì)煤礦工人的生命安全形成嚴(yán)重危害，以及嚴(yán)重破壞煤礦井下的設(shè)備儀器與一系列構(gòu)筑物，從而形成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，有效地控制沖擊地壓的形成，要么是在其出現(xiàn)時(shí)最大程度地減小危害或損失，這顯得非常關(guān)鍵。

1煤礦沖擊地壓災(zāi)害形成因素

1.1自然風(fēng)險(xiǎn)因素

自然風(fēng)險(xiǎn)因素是煤礦生產(chǎn)中固有的風(fēng)險(xiǎn)因素，是造成事故形成的主導(dǎo)力量，也是事故的基礎(chǔ)和本質(zhì)。煤礦生產(chǎn)中客觀存在自然風(fēng)險(xiǎn)因素，通常較難防范或不可防范，能夠控制，卻難以消除。具體來(lái)講，一是采掘深度?；谠黾硬删蛏疃鹊挠绊懴拢簬r體隨之增加聚集的彈性和自重應(yīng)力，從而大大提升了沖擊地壓的形成概率。二是地質(zhì)結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外的很多生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，特殊和復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)分布的原巖應(yīng)力形成制約，從而使煤礦沖擊地壓的形成幾率增加。其中，較易導(dǎo)致沖擊地壓的地質(zhì)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)因素是結(jié)構(gòu)應(yīng)力帶、厚度局部瞬間改變帶、斷層、結(jié)構(gòu)改造帶、煤層傾角、褶曲等，特別是向斜軸部。三是煤巖特點(diǎn)。煤礦沖擊地壓的主導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素也涵蓋頂?shù)装鍑鷰r和煤層的特性。厚層、堅(jiān)硬、整體性強(qiáng)的基本頂頂板較易導(dǎo)致沖擊地壓;直接頂厚度適宜，跟基本頂存在良好的組合，較難冒落，從而存在較大的沖擊危險(xiǎn);頂板來(lái)壓情況下較易形成沖擊地壓;煤的變化程度大、彈性模量大、強(qiáng)度高、含水量少、厚度大、暗煤比重大，通常都存在較強(qiáng)的沖擊危險(xiǎn)。

1.2人為風(fēng)險(xiǎn)因素

人為風(fēng)險(xiǎn)因素屬于生產(chǎn)中形成的、時(shí)常改變或較多改變的風(fēng)險(xiǎn)，素是能夠事先防控的。人為風(fēng)險(xiǎn)因素中的某些或某個(gè)因素在生產(chǎn)中會(huì)形成觸發(fā)因素，即誘導(dǎo)沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)的因素，誘導(dǎo)因素本身或許具備較小的能量，然而會(huì)變成事故的根源所在。然而，倘若可以事先實(shí)施有效的防控對(duì)策，那么能夠有效地規(guī)避事故或減小事故形成的危害性，具體的人為風(fēng)險(xiǎn)因素集中體現(xiàn)在采掘技術(shù)以及組織管理環(huán)節(jié)。一是采掘技術(shù)。煤礦生產(chǎn)中的采掘技術(shù)是根本所在，其直接影響進(jìn)度和產(chǎn)能，也關(guān)乎煤礦生產(chǎn)的安全性。針對(duì)存在沖擊地壓危險(xiǎn)的煤礦，采掘技術(shù)的不科學(xué)的較易集中應(yīng)力，從而使沖擊地壓的人為風(fēng)險(xiǎn)性增加，采掘技術(shù)重點(diǎn)涵蓋煤柱、設(shè)置工作面、采掘方法、采掘設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。其中較易集中應(yīng)力以及提高沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)性的采掘技術(shù)因素是：采掘多煤層情況下，采掘程序不科學(xué)、鄰近兩層采掘錯(cuò)距不適宜;在支承壓力帶掘進(jìn)巷道、工作面推進(jìn)至斷層帶或采空區(qū)、回采工作面跟巷道相向推進(jìn);短壁采掘技術(shù)導(dǎo)致煤柱多、交叉多、巷道多;不科學(xué)布局采掘工作面導(dǎo)致采掘煤柱、不規(guī)則煤柱的留設(shè)以及孤島煤柱的形成。國(guó)內(nèi)外的很多實(shí)踐證實(shí)，沖擊地壓的形成常?；诿旱V采掘的若干小工序而形成，例如在開(kāi)展采掘、打鉆、放炮等工序過(guò)程中會(huì)使煤體應(yīng)力情況發(fā)生局部改變，從而變成沖擊地壓危險(xiǎn)的誘導(dǎo)因素。二是組織管理。不科學(xué)的組織管理會(huì)使沖擊地壓的風(fēng)險(xiǎn)提高，以及在形成事故之后會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損失或傷亡。組織管理因素重點(diǎn)牽涉到應(yīng)急處置、技術(shù)設(shè)備、人員組織、防治對(duì)策等環(huán)節(jié)。縱觀生產(chǎn)實(shí)踐而言，生產(chǎn)集中化水平愈高，愈加會(huì)形成沖擊地壓;支護(hù)技術(shù)設(shè)備和投資不到位，工作人員存在“三違”現(xiàn)狀，以及事故應(yīng)急對(duì)策不科學(xué)、防治措施不力、預(yù)報(bào)檢測(cè)設(shè)備缺少穩(wěn)定性等，都會(huì)對(duì)沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)形成間接影響。

2煤礦沖擊地壓災(zāi)害的控制技術(shù)對(duì)策

2.1自然風(fēng)險(xiǎn)因素的控制技術(shù)

原始的地質(zhì)運(yùn)行形成了煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)與采掘深度，這屬于人力難以改善的，而自留風(fēng)險(xiǎn)和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)時(shí)對(duì)其控制對(duì)策，即在采掘生產(chǎn)中避開(kāi)特殊的地質(zhì) 結(jié)構(gòu)或存在風(fēng)險(xiǎn)的采掘深度，要么是承擔(dān)基于特殊地質(zhì)或采掘深度形成的風(fēng)險(xiǎn)，而結(jié)合其它技術(shù)對(duì)策轉(zhuǎn)移會(huì)避開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)。例如，在褶皺結(jié)構(gòu)區(qū)域結(jié)合由軸部進(jìn)行回采的技術(shù);存在斷層時(shí)應(yīng)用始于斷層的回采方式。盡管煤巖也屬于自然風(fēng)險(xiǎn)因素，可是在煤礦采掘時(shí)能夠結(jié)合人為方式改變固有的煤巖特性，而防范風(fēng)險(xiǎn)是有效的風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)對(duì)策，也就是結(jié)合有效的技術(shù)方式減少煤巖局部集中的應(yīng)力、沖擊傾向性、能量聚集。例如，結(jié)合注水軟化方式減小煤的強(qiáng)度和彈性、增加煤的濕度;結(jié)合爆破方式對(duì)煤巖進(jìn)行卸壓。

2.2人為風(fēng)險(xiǎn)因素的控制技術(shù)

各種布置巷道的方式與采掘技術(shù)形成的礦井壓力分布特點(diǎn)各不相同，而預(yù)防或規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)的控制對(duì)策，也就是結(jié)合合理與科學(xué)的采掘技術(shù)在開(kāi)始生產(chǎn)前即盡量規(guī)避一系列人為因素導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，而事先防范難以規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而使風(fēng)險(xiǎn)影響力降低。例如，對(duì)存在沖擊危險(xiǎn)煤層的采掘需要結(jié)合不留煤柱垮落技術(shù)管控頂板的長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù);確保停采線跟垂直于巷道或在鄰近風(fēng)停采線制約區(qū)域外布置巷道;采區(qū)工作面防止相向采掘?qū)е炉B加應(yīng)力;先采掘可以卸壓與沖擊傾向性差的煤層。作為降低煤礦事故損害程度以及規(guī)避沖擊地壓的后備策略，組織管理也是非常重要的一個(gè)方面，其中，儲(chǔ)備風(fēng)險(xiǎn)、轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)、防范風(fēng)險(xiǎn)都是比較有效的風(fēng)險(xiǎn)防范控制對(duì)策，也就是結(jié)合應(yīng)急救援、培訓(xùn)教育、監(jiān)控監(jiān)測(cè)等方式減小煤礦受到?jīng)_擊地壓的損害程度。例如，可以結(jié)合電磁輻射技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、微震技術(shù)、鉆屑技術(shù)等預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方式強(qiáng)化對(duì)沖擊地壓的預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè);工作面支架應(yīng)用可伸縮性的具備防護(hù)性能的支架，且布置專門(mén)的保護(hù)板與護(hù)架。

3結(jié)論

綜上所述，煤礦沖擊地壓災(zāi)害的形成因素有自然風(fēng)險(xiǎn)因素（地質(zhì)結(jié)構(gòu)、煤巖特點(diǎn)、采掘深度等）以及人為風(fēng)險(xiǎn)因素（采掘技術(shù)、組織管理等）。與此同時(shí)，沖擊地壓屬于可控和可防的，能夠以自然風(fēng)險(xiǎn)因素與人為風(fēng)險(xiǎn)因素兩個(gè)視角實(shí)施控制技術(shù)對(duì)策，根據(jù)各種風(fēng)險(xiǎn)因素實(shí)施有效的防控技術(shù)手段與控制策略，進(jìn)而最大程度地規(guī)避災(zāi)害和降低災(zāi)害導(dǎo)致的損失。當(dāng)然，煤礦企業(yè)還應(yīng)實(shí)施其它的一些非技術(shù)措施，諸如注重以制度形式約束工作人員以及強(qiáng)化培訓(xùn)教育，防范“三違”現(xiàn)象;注重個(gè)體防護(hù)與災(zāi)害防治的資金投入，制定有效的應(yīng)急預(yù)案，在出現(xiàn)災(zāi)害之后開(kāi)展救護(hù)以及迅速撤離等。

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作者簡(jiǎn)介：

李琳（1985.07.22-），男，漢族，山東鄒城人，大專，技術(shù)員，研究方向：防治沖擊地壓

韓洪舉（1977.08-），男，山東鄒城人，本科，技術(shù)員，研究方向：主要從事沖擊地壓方面的治理與研究。

（兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦，新疆 昌吉 831100）