沖擊地壓的形成及預防技術

馬衛帥

【摘 要】通過對千秋煤礦煤層的合理開采順序和礦井生產規模，安排好正常的采煤工作面接替和相應的巷道掘進工程，才能保持合理的礦井采掘順序。文章介紹了該礦沖擊地壓形成的原因及防治技術。改進和優化了煤層高壓注水。

【關鍵詞】沖擊地壓；開采順序；改進和優化

沖擊地壓是煤礦開采過程中，在高應力狀態下積聚有大量彈性能的煤巖體突然發生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放，并伴隨有響聲、震動和沖擊波的礦山壓力動力現象，也被稱作煤爆或沖擊礦壓。隨著向深部發展，礦井逐漸出現礦壓顯現強烈，沖擊地壓和瓦斯突出危險增大，瓦斯突出量增加，地溫升高，通風、提升和勘探困難，開采條件惡化，生產技術效果和經濟效益下降等問題，給生產和經營帶來的困難不斷增加，并需要采取一系列響應的技術措施，由此提出和形成深礦井開采技術，既是當前一些礦區和礦鏡面臨的問題，也是我國煤炭工業在長遠發展中需要十分重視和研究的問題。

一、地質概況

千秋煤礦現進入二水平開采，屬于高瓦斯礦井，礦井瓦斯絕對涌出量19.68m3 /min，相對涌出量6.7 m3/min。二一區瓦斯絕對涌出量10.97 m3/min，相對涌出量3.43 m3/min。目前礦井主要在二一區生產，該采區開采2#煤為主，采區下部二1，二3煤分開。采區內煤層變化為東部薄、西部厚、上部薄、下部厚，純煤層平均厚度為13.81m，該煤層具有爆炸危險，煤層自燃等級為以自然，發火期為1M，最短為7D。煤層開采深度為670—900m，地層基本構型為簡單的單斜構造，產狀平緩，走向東西傾西南，地層傾角15°左右，煤層直接頂板為泥巖，厚度為20m左右，老頂為礫巖、細砂巖、泥巖互層為主，具有透水性，厚度為40—80m左右，該巖層強度高易聚彈性能，易發生沖擊地壓。（特厚煤層掘進與防沖擊地壓的應用，《煤炭技術》出版社。）

二、影響沖擊地壓發生的因素

煤層本身的力學性質，包括煤的彈性，脆性和含水率對沖擊地壓影響較大。凡發生沖擊地壓的煤層都很高的彈性，在其破壞前的變形中，彈性變形占總變形的60%以上。

a、開采深度大：發生沖擊地壓的地點開采深度都達到800m—1000m以上，過高的原巖應力和支撐壓力，使回采工作空間的頂底板積聚較大的變型能，當應力達到煤巖體的極限強度時，就容易發生沖擊地壓。

b、自然地質條件：除褐煤以外的各中煤種都有發生沖擊地壓的記錄，開采深度從200m—1056m，地質構造從簡單到復雜，煤層從薄到厚，傾角從水平到急斜，頂板包括礫巖、石灰巖、甚至油母頁巖，都發生過沖擊地壓。

c、采煤方法不合適：二一區多采用傾斜走向長壁后退采煤法，由于礦井應力方向基本與煤體傾斜方向相同，這樣易于發生沖擊地壓事故。

d、開采和掘進的順序不合理：深礦井中新采區和新區段的投產要保證合理的開采順序，避免形成多側采空。深井采煤工作面的回風平巷應力求完全空巷掘進。首采煤層或上部煤層應盡量多采，不留或少留煤柱。

e、采用的卸壓和支護方法還跟不上現在的實際情況：先用的卸壓方法主要有，深孔卸壓爆破、注水軟化媒體和卸壓鉆孔、液壓抬棚和36u可伸縮支架支護，錨桿錨網支護，瓦斯抽放等技術。（躍進礦沖擊地壓的形成及防治技術，《煤炭技術》出版社。）

三、沖擊地壓預防新方法

由于沖擊地壓具有突發性，不易預測，我平時在學習和工作中，總結出這種方法，用來提前預防壓力，其采區一翼布置圖如圖1：

采用這種方法的優點是：

a、在采區一翼可以按順序開采，從而避免了跳動開采，可實現循環生產。

b、沿上山方向，下部的幾條卸壓巷道可以把這一翼的應力大部分傳遞到這幾條卸壓巷道中，作為壓力釋放的場所，以避免人員的傷亡。

c、卸壓巷道的特點：第一次掘進時斷面可較大，只需進行全部的50%—80%，待以后掘進工作面時再進行擴修。

d、卸壓巷道掘井時間充足，進入人員可較少，使用物料較少，這樣就減小了危險系數。

e、可以在卸壓巷道內提前進行瓦斯抽放和煤層注水。

四、工作面注水新方法

對煤層注水可以增加煤體含水率、軟化煤體，含水率高的煤體，孔隙多，裂隙發育好，經水濕潤后使煤層內部顆粒間粘結力減弱，導致塑性增加，彈性降低，積存彈性能的性能減弱。

現有的注水方式為：掘進正頭注水和巷道中部鉆場注水。這樣注水的空間就是有限的，不能夠充分的濕潤煤層，減小煤體軟化的效果，我們想到的這種方法是在煤體內部掘進巷道實行煤體內部意圖如下：

這種注水軟化的特點：

a、可以在瓦斯抽放后，接著掘進注水巷道，這樣就可以深入煤層內部，在上下巷道同時注水，并在上、左、右的空間立體方向進行注水，使煤體的到充分軟化，進而可以消除一部分內應力，達到防治沖擊地壓的目標。

b、注水巷道內的物料可以不用進行回收，用錨桿（木材）的一般長度固定就行，用普通的金屬網支護就可以，進而降低成本，掘進好安裝注水管后可以不用再進入工作人員，這樣就可以保證人員的安全。

c、巷道長度為工作面沿采煤機方向長度1/4---1/3， 巷道斷面為2.5m2---3.5m2。巷道間隔為沿平巷方向200m---300m進一條。并且在回踩過程中注水小巷道內的物品不用回收，這樣就可以保證人員的安全。

五、結語

隨著煤礦發展的日益迅速，開采深度的不斷增加，逐漸出現礦壓強烈，沖擊地壓和瓦斯突出危險加大，涌出量增加。開采深度對巷道影響的本質是應力對巷道圍巖的影響，原巖應力隨開采深度增加而增加，在長壁工作面跨落開采過程中，在煤壁前方形成前支撐壓力，工作面停產后，在平行和垂直工作面推進方向上的煤體內形成側向支撐壓力，前支撐壓力對巷道圍巖的影響是短暫和一次性的，側支撐壓力對巷道圍巖和煤層底板的影響是長時和持久的。（《采礦學》，中國礦業大學出版社。）在工作中要認真總結，在支護材料，支護方法，卸壓方法上進行改進，使工作人員有一個相對安全的作業空間。

【參考文獻】

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