義馬煤業(yè)集團(tuán)某礦沖擊地壓分析與防治

程紅偉

河南省義馬煤炭高級(jí)技工學(xué)校，河南義馬 472300

義馬煤業(yè)集團(tuán)公司的煤礦大多在50年代建井生產(chǎn)至今，進(jìn)入90年代以來，許多礦井都先后有沖擊地壓現(xiàn)象發(fā)生。為煤層的安全開采帶來許多技術(shù)難題，近兩年來隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將更加突出。如何保證井下職工的安全和設(shè)備的安全，保障礦井的安全生產(chǎn)是擺在我們面前的一個(gè)難題。

1 沖擊地壓

沖擊地壓又稱巖爆，是指井巷或工作面周圍巖體，由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生突然劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象，常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象具有很大的破壞性，是煤礦又重大災(zāi)害之一。

2 義煤集團(tuán)某礦影響沖擊地壓的因素分析

2.1 地質(zhì)因素

1）義馬某礦井田處在煤田大向斜軸部，應(yīng)力最為集中。某煤礦基本上是一向斜構(gòu)造，故垂直和水平力均為壓應(yīng)力，最易出現(xiàn)沖擊地壓現(xiàn)象，一般情況下，對(duì)于巷道及回采工作面來說，在褶曲的各個(gè)部位，出現(xiàn)的危險(xiǎn)性是不一樣的。褶曲向斜部分的應(yīng)力，最容易出現(xiàn)冒頂、沖擊地壓。褶曲翼部垂直和水平為壓應(yīng)力，最容易出現(xiàn)沖擊地壓；褶曲背斜部分的應(yīng)力狀態(tài)為垂直拉應(yīng)力，水平壓應(yīng)力，這部分也是最大礦山壓力區(qū)域。

2）巨厚礫巖層的影響

堅(jiān)硬厚層礫巖頂板容易聚積大量的彈性能。在其破斷或滑移過程中，大量的彈性能突然釋放，形成強(qiáng)烈震動(dòng)，導(dǎo)致頂板型煤層沖擊地壓。某礦目前所采2＃煤上部有一層巨厚礫巖，距煤層約210m，其厚度為410m左右，是造成沖擊地壓的主要原因之一。

3）礦井煤層及其頂板具有沖擊傾向性

煤巖層沖擊傾向性揭示了煤巖層是否具有積聚大量能量并在破壞時(shí)瞬間釋放的基本屬性，煤巖層的沖擊傾向是其產(chǎn)生沖擊地壓的必要條件。某煤礦煤層及其頂板經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院鑒定具有沖擊傾向性。

2.2 開采技術(shù)因素

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)開采技術(shù)不合理是義馬某礦誘發(fā)生沖擊地壓又一主要因素。隨著先進(jìn)的煤炭開采技術(shù)，雖然使煤的產(chǎn)量上升了，但是，帶來了很多隱患。在礦壓的作用下，出現(xiàn)了頂板下沉和跨落、地板隆起、煤壁片幫、支架變形和破壞。充填物沉縮、巖層和地表移動(dòng)、煤的壓出、礦山?jīng)_擊等一系列現(xiàn)象，但隨著年產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，破環(huán)了這種平衡引起了巖體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，當(dāng)重新分布后的作用力超過了煤巖的強(qiáng)度，則巷道及回采工作面周圍的巖體及其內(nèi)部的支護(hù)物體將發(fā)生變形、遭到破壞甚至垮落，這種情況直到巖體內(nèi)部形成新的平衡為止。這時(shí)巷道和回采工作面周圍巖體內(nèi)存在著一個(gè)和原始應(yīng)力狀態(tài)完全不同的新的應(yīng)力狀態(tài)，加上先進(jìn)的回采工藝，使大面積的采空區(qū)形成，這種原始的平衡就不能在一個(gè)周期能形成新的平衡，一旦原有的巖體失去原有的平衡就造成了以上的隱患。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料顯示，在機(jī)械化放頂采煤作業(yè)中，由于一次采全高的增加，只有增加液壓支架立柱和頂梁的強(qiáng)度，加大支護(hù)來抵抗這種壓力，但隨著采煤深度的加深，采煤工作面運(yùn)輸巷道又出現(xiàn)了變形，甚至遭到破壞，支護(hù)方式又用拱形棚、O型棚支護(hù)，這個(gè)雖然解決了支護(hù)問題，但是沖擊地壓的問題出現(xiàn)了。

3 沖擊地壓的防治

1）深礦井開采中的沖擊地壓關(guān)鍵技術(shù)是：研究煤層開采的礦壓控制深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場(chǎng)及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場(chǎng)所工作環(huán)境的變化；深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備；深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù)。

在煤層開采中，生產(chǎn)地質(zhì)條件極為復(fù)雜。往往由于人們對(duì)沖擊地壓發(fā)生條件不能完全掌握，造成開拓布置和開采方式不合理，沒有預(yù)先采取防范措施或防范措施不完善，不可避免地形成局部煤層地段的高應(yīng)力集中和沖擊地壓危險(xiǎn)。因此，合理的開拓布置和開采方式對(duì)于避免應(yīng)力集中和疊加，防止沖擊地壓關(guān)系極大。

2）某礦防治沖擊地壓的成功經(jīng)驗(yàn)

（1）引進(jìn)波蘭礫巖層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

上覆巖層活動(dòng)是發(fā)生沖擊地壓的主要力源。該礦井田煤系地層有平均厚400m礫巖層，礫巖層堅(jiān)硬整體性強(qiáng)，其斷裂跨落對(duì)下部的煤巖體產(chǎn)生沖擊載荷，是工作面發(fā)生沖擊地壓的主要力源，引進(jìn)波蘭礫巖層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)礫巖層進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為防治沖擊地壓提供技術(shù)保障。

（2）微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過進(jìn)口國(guó)外微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦井包括沖擊礦壓在內(nèi)的礦震信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離（最大10km），實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，給出沖擊礦壓等礦震信號(hào)的完全波形。通過分析研究，可準(zhǔn)確計(jì)算出能量大于100J的震動(dòng)及沖擊礦壓發(fā)生的時(shí)間、能量及空間三維坐標(biāo)，確定出每次震動(dòng)的震動(dòng)類型，判斷出沖擊礦壓發(fā)生力源，對(duì)礦井沖擊礦壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）鉆屑法監(jiān)測(cè)

鉆屑法是通過在煤層中打直徑為42～45mm的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動(dòng)力效應(yīng)，鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法。由于這種方法能同時(shí)檢測(cè)多項(xiàng)與沖擊地壓有關(guān)的因素，而且簡(jiǎn)便易行，所以成為普遍采用的一種方法。根據(jù)我礦測(cè)定的每米鉆粉量，確定臨界指標(biāo)為2.8kg/m。

（4）大直徑鉆孔卸壓

為了防治棚腿擠出，接近底板的一根錨索外漏長(zhǎng)度增加到700mm，待架棚后再用加長(zhǎng)工字鋼托梁將棚腿整體二次錨固，通過一段時(shí)的觀測(cè)，巷道 支護(hù)提高，支架變形量明顯減少。

（5）強(qiáng)化個(gè)體防護(hù)與勞動(dòng)組織管理

穿防沖服，戴防沖頭盔，不準(zhǔn)坐在巷道底板、物料及設(shè)備上休息，不在巷道高度不夠處、頂板破碎處、安全間隙不夠處躲炮，非工作人員不準(zhǔn)進(jìn)入卸壓硐室內(nèi)，嚴(yán)格施行有沖擊危險(xiǎn)性區(qū)域施工人員準(zhǔn)入和人數(shù)控制。

綜上所述可以認(rèn)為，在現(xiàn)有技術(shù)水平下對(duì)沖擊地壓認(rèn)真地進(jìn)行測(cè)定和預(yù)報(bào)工作，并針對(duì)具體情況采取有效的防治措施，采用多種先進(jìn)技術(shù)手段的采取，先進(jìn)的防沖監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，詳細(xì)的防沖方案和措施的落實(shí)。完全可以消除或大大減少?zèng)_擊地壓事故。