沖擊地壓防治關鍵技術分析

摘 要：本文介紹了沖擊地壓防治的理論及技術，闡述了沖擊地壓防治體系及其體系中的開采方案優(yōu)化、開采前危險性評估及防沖預處理，開采中的監(jiān)測預警、危險性檢測、危險區(qū)解危及安全管理等內(nèi)容。

關鍵詞：沖擊地壓；防治技術；地壓防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.235

1 引言

沖擊地壓的存在嚴重威脅著礦井生產(chǎn)安全，沖擊地壓隨著開采深度的增加呈現(xiàn)出越來越嚴重的趨勢，整體上來看，開采深度越大，沖擊地壓引發(fā)的災害越嚴重。我國煤礦對于沖擊地壓的防止效果與技術發(fā)展不協(xié)調(diào)，并非所有礦山都建立了完善的沖擊地壓災害防治體系。

根據(jù)沖擊地壓的防治現(xiàn)狀把煤礦分成三種：1.曾發(fā)生過沖擊地壓災害的礦井，且已經(jīng)建立了防沖體系；2.臨界地壓沖擊礦井，該類礦井常有小的地壓沖擊，發(fā)生機理不知，對于防沖體系的建立不夠重視，也沒有建立防沖體系；3.有沖擊地壓災害發(fā)生危險，但由于資金及技術原因未建立防沖體系的小礦井、老礦井。

2 沖擊地壓防治理論

沖擊地壓的發(fā)生機理至今沒有一套成熟完善的理論研究機理，導致了沖擊地壓防治難度的增大，防治過程中存在一定的盲目性。礦井在對于沖擊地壓災害的認識上存在兩種極端：第一種是不重視沖擊地壓的防治，對其采取不治理態(tài)度。第二種是全面治理，建立多種防治體系，管理混亂，沒有針對性，資金投入增大卻效率低下。結(jié)合最新的理論研究及實際的防治效果，本文總結(jié)出了如下幾個沖擊地壓防治理論。

（1）確定沖擊地壓與礦震之間的關系。礦震指的是因為礦區(qū)內(nèi)巖層的斷裂、構造活化、礦柱破碎和采動塌陷等原因造成的礦區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)震感的現(xiàn)象。沖擊地壓指的是巷道四周及采場承壓變形、破壞從而發(fā)生災害的現(xiàn)象。沖擊地壓可以誘發(fā)礦震現(xiàn)象的發(fā)生，強烈的礦震也可以誘發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。微震指的是因為開采而引發(fā)的圍巖破壞移動現(xiàn)象。綜上所述，防治原發(fā)性的礦震可行性是很低的，防治巷道及采場的沖擊地壓災害是可行的。能區(qū)分沖擊地壓和礦震的區(qū)別后，就可以制定相應的開采方案、卸壓及檢測方案。

（2）應用“上盤巖層空間結(jié)構理論”對動力災害區(qū)域進行劃定、預判。礦井進行深部開采時，影響采場應力分布的巖層范圍超出了基本頂和直接頂?shù)姆秶藭r需要用到上覆巖層的空間結(jié)構理論來對采場周圍的應力分布進行分析研究。巖層的多層結(jié)構往往誘發(fā)多次的礦震和沖擊。

（3）應用“水平應力突變理論”來預測礦震及其引發(fā)的沖擊地壓。在頂板有堅硬巖層的礦井往往容易出現(xiàn)強烈礦震進而引發(fā)沖擊地壓災害，這樣的災害是難以預測的。但是可以依據(jù)堅硬巖層的水平應力變化來預判礦震可能發(fā)生的位置。

（4）應用“采動應力與構造應力耦合理論”對區(qū)域性動力災害進行預測。斷層、相變構造是與大量的動力災害有關的，且是因為采動應力誘發(fā)的，故做好地質(zhì)勘查是防治沖擊地壓的基礎。

（5）應用“靜-動應力場理論”來評價預測危險區(qū)及對工作面巷道進行合理布置。相鄰采空區(qū)上部的高應力位巖層可將地壓傳導到遠處的側(cè)向煤體，且所形成的應力場不會受到工作面的開采影響，即該應力場不隨工作面的變化而變化，該應力場成為靜應力場。若巷道口所在位置的應力到了沖擊臨界值，則在該區(qū)域中的巷道將存在沖擊地壓發(fā)生的危險。工作面長度及礦柱的寬度決定了沖擊地壓發(fā)生的概率。

（6）應用“膨脹沖擊理論”作為厚及特厚煤層地壓災害防治的理論基礎。厚及特厚煤層、軟煤層及高瓦斯煤層地壓災害防治及評估的理論研究尚處于起步階段。但是經(jīng)過大量數(shù)據(jù)分析后可以發(fā)現(xiàn)，厚及特厚煤層開采破裂之后，因其體積膨脹出現(xiàn)了“應力集中和應力均化”現(xiàn)象，這是導致發(fā)生大范圍、大強度沖擊地壓發(fā)生的重要原因。

3 沖擊地壓防治關鍵技術體系

沖擊地壓防治的關鍵在于建立一套成熟的防治體系，體系不完善或是缺少環(huán)節(jié)就容易導致事故的發(fā)生。沖擊地壓防治技術體系中有7個重要環(huán)節(jié)是必不可少的：1.以防沖為基礎進行開采方案優(yōu)化；2.開采之前對沖擊地壓井下危險性評估；3.開采前對危險區(qū)域進行防沖預處理；4.開采中建立檢測報警系統(tǒng)；5.危險區(qū)域卸壓解危及其效果檢驗；6.施工工作面的施工安全管理；7.防治經(jīng)驗總結(jié)。

基于以上7個重要環(huán)節(jié)構建三個防沖體系和一個防沖流程，三個防沖體系是指：防沖人員組織體系、技術人員及設備體系、管理制度體系，一個防沖流程指閉環(huán)式的工作流程。要重點做到強檢測、強防護及強卸壓。

4 結(jié)論

沖擊地壓及礦震引發(fā)的煤與瓦斯突出等次生災害是導致煤礦發(fā)生群死群傷事故的重要災害之一，沖擊地壓災害發(fā)生的原因復雜，其發(fā)生機理及相應的防治技術還沒得到完善，是一個世界性難題。隨著礦井開采范圍及深度的增加，沖擊地壓發(fā)生的程度及其帶來的災害程度也隨著增加，對于防治技術及措施要求也越來越嚴格。絕大部分煤礦只要相關領導能重視起，措施制定到位，管理合理，技術人員及相關設備投入到位，沖擊地壓災害是可以得到很好控制的。對于超深井、急傾斜井、巨厚煤層、地應力異常等特殊沖擊地壓防治體系，有待進行進一步研究。

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