關(guān)于煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的研究與應(yīng)用

李志輝

摘 要 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展提高了對(duì)煤礦資源的需求量，使得煤礦開(kāi)采的規(guī)模與深度不斷提升，由此直接導(dǎo)致煤礦沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生，這便給煤礦開(kāi)采過(guò)程帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患，情節(jié)嚴(yán)重的甚至引發(fā)煤礦安全事故，造成重大的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)煤礦沖擊地壓防治技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究分析迫在眉睫。

關(guān)鍵詞 煤礦沖擊地壓;原因;理論;防治技術(shù);應(yīng)用

1煤礦沖擊地壓的基本概述

沖擊地壓，其實(shí)質(zhì)就是煤礦開(kāi)采區(qū)周?chē)拿簬r體，在力學(xué)平衡狀態(tài)被破壞的情況下受彈性變形能量瞬間釋放的影響，產(chǎn)生的一種具有突發(fā)性的劇烈破壞動(dòng)力現(xiàn)象。沖擊地壓也就是礦山壓力的特殊體現(xiàn)方式，實(shí)際顯現(xiàn)情況具有明顯的特征性，如沖擊力強(qiáng)，彈射面積廣，同時(shí)具有沖擊波，彈性振動(dòng)等情況，會(huì)造成煤巖體的瞬間拋出，同時(shí)并伴有巨大聲響以及氣浪現(xiàn)象等等。加強(qiáng)煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的研究工作具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2引發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的主要原因與相關(guān)理論

（1）主要原因。引發(fā)煤礦沖擊地壓地質(zhì)災(zāi)害的原因較多，但是總體上可分為內(nèi)在原因與外在原因。內(nèi)在原因：煤巖體每層之間都具有一定的沖擊力，在開(kāi)采活動(dòng)中，開(kāi)采作業(yè)面上的巖體會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)現(xiàn)象，而煤層原有的應(yīng)力狀態(tài)則相對(duì)集中;加上煤層本身的物理屬性所影響，由此導(dǎo)致沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。外在原因方面：在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，作業(yè)面的影響較大，使得煤體的應(yīng)力過(guò)于集中;或者煤柱的實(shí)際尺寸較大，導(dǎo)致煤巖體內(nèi)部應(yīng)力高度集中;以及開(kāi)采施工的周期壓強(qiáng)較大;開(kāi)采頻率過(guò)高;工作面推進(jìn)過(guò)快等等原因，都會(huì)引發(fā)煤礦沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）相關(guān)理論。①?gòu)?qiáng)度理論方面：采場(chǎng)的周邊如果應(yīng)力過(guò)度集中，則會(huì)使得煤巖體實(shí)際所承受的壓力處于最大值，當(dāng)巖體被破壞時(shí)，則直接引發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。也就是說(shuō)巖體的應(yīng)力發(fā)生明顯的增大現(xiàn)象，或者巖體的阻力顯著降低，都會(huì)使得巖體出現(xiàn)直接性的破壞運(yùn)動(dòng)，發(fā)生煤巖體拋射而引發(fā)沖擊地壓災(zāi)害。所以，當(dāng)煤巖體自身的應(yīng)力超過(guò)系統(tǒng)本身的強(qiáng)度，則已經(jīng)具備了沖擊地壓現(xiàn)象發(fā)生的基本條件。②能量理論方面：礦體與圍巖自身所釋放的大量能量，是引發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的基本能量理論。受煤礦開(kāi)采業(yè)不斷發(fā)展的影響，導(dǎo)致礦山的整體平衡系統(tǒng)被不斷的破壞，當(dāng)?shù)V山釋放的能量明顯大于消耗的能量，必將引發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象。③沖擊傾向理論方面：沖擊傾向，則為煤巖介質(zhì)自身具有的破壞力，沖擊傾向需要利用精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)引發(fā)沖擊傾向問(wèn)題的可能性進(jìn)行研究分析，這也被稱(chēng)為沖擊傾向度。④組合理論方面：如果上述三個(gè)理論條件都滿(mǎn)足具體的要求，則為組合理論，這是引發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的關(guān)鍵條件[2]。

3煤礦沖擊地壓防治技術(shù)及具體應(yīng)用

（1）煤礦壓力預(yù)測(cè)技術(shù)。①鉆屑率指標(biāo)檢驗(yàn)法。鉆屑率指標(biāo)檢驗(yàn)法通常被稱(chēng)為鉆孔檢驗(yàn)法，具體操作是利用小鉆頭進(jìn)行打孔，根據(jù)鉆進(jìn)過(guò)程實(shí)際出屑量的變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體內(nèi)部應(yīng)力的科學(xué)分析與判斷，達(dá)到綜合預(yù)判沖擊地壓現(xiàn)象實(shí)際發(fā)生位置的根本目標(biāo)。②工程地震探測(cè)法。工程地震探測(cè)法主要是利用人工方式進(jìn)行地震的檢測(cè)，主要檢測(cè)內(nèi)容包括地震的產(chǎn)生條件，實(shí)際傳播速度等等。結(jié)合檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行地震傳播速度與時(shí)間表的繪制工作，根據(jù)所得的地震傳播速率來(lái)科學(xué)預(yù)判煤巖體中應(yīng)力的具體分布情況以及沖擊力產(chǎn)生的可能性。③地音與微震監(jiān)測(cè)法。地音與微震監(jiān)測(cè)法是利用微震技術(shù)或地音技術(shù)對(duì)煤巖體中的釋放聲音進(jìn)行持續(xù)性的檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果的規(guī)律進(jìn)行科學(xué)的分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖體沖擊性的精準(zhǔn)預(yù)判。④綜合測(cè)定法。綜合測(cè)定法能精準(zhǔn)預(yù)判煤巖體沖擊地壓現(xiàn)象的實(shí)際產(chǎn)生時(shí)間與具體的發(fā)生位置。在煤礦壓力預(yù)測(cè)的實(shí)際操作過(guò)程中，通常是結(jié)合具體情況對(duì)上述方法進(jìn)行綜合利用，由此提高煤礦壓力預(yù)測(cè)的科學(xué)性與精準(zhǔn)性。

（2）鉆孔卸壓技術(shù)。鉆孔卸壓技術(shù)，當(dāng)煤礦面臨高應(yīng)力的開(kāi)采情況，煤礦自身的彈性作用則會(huì)直接破壞煤礦鉆孔周?chē)膸r體結(jié)構(gòu)，使得煤層的能量得到及時(shí)有效的釋放處理，由此科學(xué)降低沖擊地壓對(duì)煤礦開(kāi)采造成的危險(xiǎn)。從本質(zhì)上而言，鉆孔卸壓技術(shù)是有效釋放壓力與高應(yīng)力的重要方式，將其科學(xué)應(yīng)用在煤礦的具體開(kāi)采活動(dòng)中，能利用鉆孔將巖石的高應(yīng)力進(jìn)行科學(xué)的轉(zhuǎn)移處理，由此確保高應(yīng)力能在巖體的其他方向得到卸壓。與此同時(shí)，在該技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程中，要確保鉆機(jī)選擇的科學(xué)性與針對(duì)性，保障鉆桿的長(zhǎng)度與直徑等方面的參數(shù)都滿(mǎn)足實(shí)際操作的具體要求，并且保證打孔深度與孔距的合理性，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足鉆孔有效性與開(kāi)采安全性的雙重目標(biāo)。

（3）卸壓爆破技術(shù)。在高應(yīng)力煤層的定點(diǎn)爆破中，卸壓爆破技術(shù)具有較高的應(yīng)用頻率。在卸壓爆破技術(shù)的作用下能確保煤層爆破時(shí)沖擊力產(chǎn)生的危險(xiǎn)性得到有效的排除與降低，保障煤礦開(kāi)采的安全性。同時(shí)，卸壓爆破作用還會(huì)使得煤層周邊巖體在爆破中出現(xiàn)巖體裂縫現(xiàn)象，由此改變煤層周邊巖體的力學(xué)結(jié)構(gòu)，降低煤層周邊巖體的實(shí)際能量與彈性強(qiáng)度，確保沖擊地壓的能量與強(qiáng)度都能得到有效的降低，避免由于應(yīng)力作用不斷擴(kuò)散而提升開(kāi)采過(guò)程的危險(xiǎn)性。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，要保障事前準(zhǔn)備工作與事后完善工作的有機(jī)融合，確保爆破過(guò)程中各環(huán)節(jié)工作都能得到力的支持與保障。

（4）煤層注水技術(shù)。由于煤層自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會(huì)存在明顯的孔隙，所以煤層具有較強(qiáng)的透水性。利用煤層注水技術(shù)，能科學(xué)改變煤層結(jié)構(gòu)的屬性，降低煤層結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度與積蓄彈性，提升煤層的塑性，不僅達(dá)到降低沖擊地壓災(zāi)害影響的目標(biāo)，還能實(shí)現(xiàn)降塵效果。煤層注水技術(shù)通常有頂板與壓注兩種方式，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，都要加強(qiáng)對(duì)注水時(shí)間的合理把控，嚴(yán)格檢測(cè)注水的卸壓情況，保障注水卸壓取得理想的效果[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦沖擊地壓會(huì)嚴(yán)重影響煤礦開(kāi)采過(guò)程的完全性與穩(wěn)定性，所以，對(duì)煤礦沖擊地壓進(jìn)行科學(xué)的防治尤為重要。相關(guān)企業(yè)在開(kāi)展煤礦開(kāi)采時(shí)，不僅要重視煤礦沖擊地壓的防治工作，還要充分結(jié)合開(kāi)采區(qū)域的具體特點(diǎn)，選擇科學(xué)的防治技術(shù)，降低煤礦沖擊地壓災(zāi)害的影響與破壞，保障煤礦開(kāi)采事業(yè)安全有序的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 溫忠黨，劉延威.煤礦沖擊地壓防治措施研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015（7）：10-11.

[2] 劉金海，楊偉利，姜福興，等.先裂后注防治沖擊地壓的機(jī)制與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2017，36（12）：3040-3049.

[3] 潘一山.沖擊地壓發(fā)生和破壞過(guò)程研究[D].北京：清華大學(xué)，1999.