煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的應(yīng)用

徐德生

摘要：隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深化，國(guó)內(nèi)各行業(yè)都發(fā)生了巨大的改變，其中煤礦行業(yè)的發(fā)展是國(guó)內(nèi)眾多行業(yè)發(fā)展中最為迅猛的一個(gè)。煤炭作為我國(guó)許多行業(yè)生產(chǎn)中的原材料，對(duì)國(guó)內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展是十分重要的。隨著近幾年國(guó)內(nèi)的發(fā)展，煤礦開(kāi)采事業(yè)也加快了發(fā)展的腳步，在為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)添磚加瓦的同時(shí)也帶來(lái)了諸多的負(fù)面影響。基于此，文章就煤礦沖擊地壓防治技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以保證煤礦安全開(kāi)采。

關(guān)鍵詞：煤礦安全；沖擊地壓；煤礦沖擊傾向預(yù)測(cè)；鉆孔卸壓

中圖分類(lèi)號(hào)：TD324文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0035-02

隨著時(shí)代的發(fā)展，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中都離不開(kāi)煤炭資源的利用。因此，如何保證煤炭資源開(kāi)采時(shí)的安全已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士所最為關(guān)心的問(wèn)題，同時(shí)也是必須要解決的事情。

1我國(guó)煤礦安全開(kāi)采的重要性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展及企業(yè)對(duì)煤炭資源的需求，我國(guó)近幾年來(lái)成立了多個(gè)大型的煤炭開(kāi)采基地。但同時(shí)，由于煤炭開(kāi)采過(guò)程中安全措施沒(méi)有做到位，使在煤炭開(kāi)采過(guò)程中受傷或死亡的人數(shù)也在逐年遞增，這主要是由于在煤炭開(kāi)采過(guò)程中對(duì)地壓的沖擊而導(dǎo)致氣壓突然升高對(duì)人體產(chǎn)生的沖擊所導(dǎo)致的受傷甚至是死亡情況。對(duì)于這種情況，隨著煤炭開(kāi)采事業(yè)的發(fā)展，負(fù)責(zé)人員也在不斷地總結(jié)著經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，對(duì)煤炭沖擊地壓的防治技術(shù)也制定出了一系列的可行性方案，可以有效地確保在煤炭開(kāi)采過(guò)程中的安全。

2煤礦沖擊地壓的主要原因

2.1實(shí)例說(shuō)明

針對(duì)煤炭沖擊地壓所造成的影響，本文就以南屯煤炭開(kāi)采為例進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。

例如：南屯煤礦的東西長(zhǎng)度為10.5km，南北寬度為4.5km。在煤礦開(kāi)采中發(fā)現(xiàn)，該煤礦層分布總面積約為27.5km3。整個(gè)煤礦區(qū)域呈北寬南窄的四邊形分布，其中該煤礦的南北長(zhǎng)度為4750m，東西寬度為1100～2600m，煤礦總面積可達(dá)6.5km2。在該地煤炭開(kāi)采中，主要針對(duì)于93號(hào)煤礦上方的4號(hào)工作面及南側(cè)93號(hào)煤礦上方的2號(hào)工作面為主要開(kāi)采區(qū)域，同時(shí)以93號(hào)煤礦北側(cè)上方6號(hào)工作面及煤礦東部與九采邊界膠帶巷相鄰區(qū)域?yàn)橹鳌Ｔ撻_(kāi)采區(qū)域的地面高度為50.11～55.62m，平均高度為52.87m。煤礦下方深度為480～650m，平均深度為565m。開(kāi)采區(qū)域總長(zhǎng)度為151.2m，延長(zhǎng)長(zhǎng)度為1644m，93號(hào)煤礦上方4號(hào)工作面自2007年2月7日開(kāi)始進(jìn)行回采工作，煤礦開(kāi)采面主要以偽傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高全部垮落開(kāi)采方法，目前煤礦開(kāi)采面積已達(dá)到118m2。并且煤礦開(kāi)采層為三層以上煤層，在該開(kāi)采煤礦允許范圍內(nèi)，三層以上煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，煤層的厚度約為3.4～6.7m，平均厚度為5.21m。并且煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，煤層傾斜度為4°～13°角，平均角度為10°，煤層開(kāi)采中，利用直接將煤炭頂為粉砂巖的方式，泥巖深度約為0～2.95m，平均約為1.55m，基本頂為中細(xì)砂巖層，深度約為22.4～25.24m，平均約為23.50m；而煤礦中的直接底板粉砂巖層深度約為2.89～5.34m，平均約為3.94m。隨著近幾年開(kāi)采力度的加大，使煤礦內(nèi)留下了很多不規(guī)則的煤柱，使上覆巖層一方面內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，另一方面煤柱上的疊加應(yīng)力也相對(duì)不斷加大，因而沖擊地壓也就成為了該煤礦開(kāi)采工作中的主要安全隱患。

2.2造成沖擊地壓的主要原因

造成沖擊地壓的原因有很多。首先，是煤炭的性質(zhì)所造成的原因，根據(jù)南屯煤炭的實(shí)際情況來(lái)看，具有很強(qiáng)的沖擊傾向。另外，由于南屯煤礦的圍巖性質(zhì)致使其頂板巖性和厚度以及吞煤層開(kāi)采后的可冒性增強(qiáng)，這是影響沖擊地壓的最主要因素。尤其是基頂厚層砂巖及堅(jiān)硬巖層、確板堅(jiān)硬巖層結(jié)構(gòu)等的開(kāi)采不合理，都會(huì)造成煤炭開(kāi)采時(shí)所造成的地壓沖擊危險(xiǎn)性因素。除此之外，地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題對(duì)煤炭開(kāi)采時(shí)所產(chǎn)生的地壓沖擊的影響也是十分大的。就一般情況而言，在煤礦地質(zhì)層的結(jié)構(gòu)區(qū)域中，普遍都會(huì)存有少部分地殼運(yùn)動(dòng)所殘留下來(lái)的煤炭層效應(yīng)力，使煤炭自然形成了一種構(gòu)造曼力效應(yīng)。因此在目前所開(kāi)采的煤礦中，普遍都會(huì)存有煤礦斷層、褶曲以及局部異變的區(qū)域，同時(shí)煤炭開(kāi)采過(guò)程中，所產(chǎn)生的沖擊地壓往往就發(fā)生在這些結(jié)構(gòu)效應(yīng)力相對(duì)較為集中的區(qū)域內(nèi)。例如：南屯煤礦西部基本上就是一單斜構(gòu)造所成，故垂直和水平效應(yīng)力及地壓應(yīng)力不均衡，因此很容易發(fā)生沖擊地壓事故。另外，煤炭開(kāi)采方式不正確也是產(chǎn)生沖擊地壓的最主要因素之一。通常情況下，對(duì)于采用綜合開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行季節(jié)性生產(chǎn)的礦井，對(duì)沖擊地壓的影響是最大的。這一類(lèi)煤礦在開(kāi)采時(shí)應(yīng)力絕對(duì)值會(huì)有所增加，但開(kāi)采的集中層卻會(huì)因此而降低。相對(duì)來(lái)說(shuō)，該種開(kāi)采方式來(lái)說(shuō)，開(kāi)采時(shí)沖擊地壓所產(chǎn)生的危險(xiǎn)性要比進(jìn)行單一煤層開(kāi)采或分層煤炭開(kāi)采的方式對(duì)沖擊地壓的危險(xiǎn)性大很多。因此會(huì)大大增加開(kāi)采過(guò)程中沖擊地壓的危險(xiǎn)系數(shù)。此外，對(duì)于效應(yīng)力產(chǎn)生區(qū)域相對(duì)較為集中的煤層來(lái)講，在進(jìn)行開(kāi)采時(shí)煤層是同時(shí)需要承受多個(gè)面所施加的集中效應(yīng)力作用的，因此這些區(qū)域也是沖擊地壓事故的多發(fā)區(qū)域。例如南屯93號(hào)煤礦4號(hào)在開(kāi)采中發(fā)現(xiàn)煤礦的中間層與回風(fēng)層以及運(yùn)輸層之間的距離分別為60m和91m，而開(kāi)采時(shí)煤礦層的平均厚度為5.21m，因此可以判定煤礦的中間層與回風(fēng)層的煤柱臨界寬度正處于開(kāi)采中沖擊地壓事故危險(xiǎn)的范圍內(nèi)，也是最容易出現(xiàn)沖擊地壓的區(qū)域。

3煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)

提高煤炭開(kāi)采技術(shù)，規(guī)避危險(xiǎn)是目前煤炭開(kāi)采事業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。因此，相關(guān)部門(mén)工作人員針對(duì)南屯煤礦沖擊地壓的具體情況制定出了兩點(diǎn)可行性較強(qiáng)的技術(shù)措施。具體內(nèi)容如下：

3.1煤礦沖擊傾向預(yù)測(cè)技術(shù)

針對(duì)于上述南屯煤礦沖擊地壓現(xiàn)象分析，首先要做好煤炭?jī)A向沖擊壓力的預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)煤礦層周?chē)鷰r石的軟硬程度進(jìn)行判定，這是目前我國(guó)煤礦開(kāi)采中應(yīng)用最為廣泛的預(yù)防煤礦沖擊地壓防治技術(shù)。普遍來(lái)講，煤炭開(kāi)采時(shí)所產(chǎn)生的沖擊地壓主要是由煤炭?jī)?nèi)部所產(chǎn)生的各介質(zhì)及破壞能力和屬性引發(fā)的。因此，為了防治煤炭開(kāi)采中沖擊地壓所帶來(lái)的危害，我國(guó)煤炭科學(xué)總院北京巖石力學(xué)開(kāi)采實(shí)驗(yàn)室針對(duì)南屯煤礦煤層的具體情況進(jìn)行了分析研究，并根據(jù)分析所得的結(jié)果準(zhǔn)確地判定出了該煤礦是具有很強(qiáng)的沖擊地壓傾向性的并針對(duì)此制定出了解決問(wèn)題的辦法，確保了煤炭開(kāi)采的安全。

3.2鉆孔卸壓技術(shù)

針對(duì)南屯煤礦的實(shí)際開(kāi)采情況，相關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)人制定出了鉆孔卸壓技術(shù)來(lái)釋放出煤質(zhì)中積聚的大量彈性能力。一般而言，在煤炭開(kāi)采時(shí)煤質(zhì)在開(kāi)采過(guò)程中通常都會(huì)受到較大壓力作用，因此針對(duì)此情況最有效的方法就是采用鉆孔卸壓將煤礦周?chē)饔糜趲r石上的高效應(yīng)力向卸壓層以外的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。使煤炭層自身的彈性能力不足以達(dá)到?jīng)_擊地壓的強(qiáng)度。需要注意的是：在鉆孔時(shí)要采用TXU-75型號(hào)的鉆機(jī)打卸壓鉆孔，同時(shí)選用鉆桿長(zhǎng)度為1.5m，鉆頭直徑為115mm的鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)鉆孔的有效距離要保持在3m范圍內(nèi)，打孔的深度不能小于10m，且孔距離底板距離不能小于1.2m，呈單排布局方式排列，以最大限度確保煤炭開(kāi)采安全。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤炭開(kāi)采中沖擊地壓所造成的影響是十分嚴(yán)重的。因此，要根據(jù)煤炭開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定出具體的防治沖擊地壓技術(shù)措施，有效保障煤炭開(kāi)采工的安全，促進(jìn)煤炭開(kāi)采事業(yè)長(zhǎng)期有效發(fā)展。

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