煤礦沖擊地壓防治技術(shù)研究與應(yīng)用

吳紹輝

摘 要：對于煤炭資源的開采而言，經(jīng)常會發(fā)生由于高地應(yīng)力作用下發(fā)生煤礦的沖擊地壓現(xiàn)象。理論上說造成煤礦沖擊地壓現(xiàn)象的原因有很多方面復(fù)雜的影響因素共同作用。總體上來說，煤礦的沖擊地壓和煤礦產(chǎn)地的地質(zhì)、開采技術(shù)水平以及開采組織方案設(shè)計(jì)等都有著重要的聯(lián)系。本文通過對煤礦沖擊地壓的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)之上對煤礦沖擊地壓的預(yù)防措施進(jìn)行了初步的研究和討論，提出了一些改進(jìn)措施和建議。

關(guān)鍵詞：煤礦;沖擊地壓;防治技術(shù);效果檢驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.055

0 引言

所謂的煤礦沖擊地壓一般是指在煤礦資源開采地下應(yīng)力過大，造成了地下煤礦在高地應(yīng)力作用下發(fā)生了較大的壓縮變形，進(jìn)而積累了較大的彈性能量，當(dāng)煤炭開挖時由于開挖卸荷作用就會導(dǎo)致煤炭內(nèi)積累的彈性能量在極短的時間內(nèi)釋放出來。研究表明，在這個地應(yīng)力瞬間釋放的過程當(dāng)中，會造成煤礦破壞、冒落或拋出，而且呈現(xiàn)聲響、震動以及氣浪等動力效應(yīng)。

近年來，隨著我國煤炭資源逐漸向更深的地下開采，造成我國的煤礦沖擊地壓的事故暢游發(fā)生。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)表明，目前我國的煤礦沖擊地壓事件正在逐漸的表現(xiàn)出了突發(fā)性、多樣性、破壞性、廣泛性、嚴(yán)重性等新的特點(diǎn)，并且發(fā)生概率也在呈現(xiàn)一個明顯的上升趨勢。在這一背景下，針對煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦沖擊地壓產(chǎn)生的原因

造成煤礦沖擊地壓的原因有很多的因素，大體上來說主要是由煤礦地質(zhì)構(gòu)成、開采技術(shù)、組織管理等因素共同影響的。

1.1 煤礦地質(zhì)因素

（1）開采深度。現(xiàn)有研究表明[1]，造成了地下煤礦沖擊地壓的主要發(fā)生在高地應(yīng)力付村環(huán)境下。這主要是因?yàn)樵诟叩貞?yīng)力作用下煤礦層會發(fā)生較大的壓縮變形，進(jìn)而積累了較大的彈性能量，當(dāng)煤炭開挖時由于開挖卸荷作用就會導(dǎo)致煤炭內(nèi)積累的彈性能量在極短的時間內(nèi)釋放出來。目前學(xué)術(shù)界公認(rèn)為，當(dāng)埋深在低于350米時，屬于淺埋地應(yīng)力較小，發(fā)生煤礦沖擊地壓的概率較小。當(dāng)埋深大于350米時。煤礦沖擊地壓發(fā)生的概率會隨著地應(yīng)力的急劇增加而急劇增加，埋深越大發(fā)生的概率越大。

（2）煤巖層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。煤礦沖擊地壓往往會發(fā)生在硬頂—硬煤—硬底和硬頂—薄軟層—煤層的煤層當(dāng)中，這主要是這兩種煤層結(jié)構(gòu)由于其自身特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會很容易引發(fā)可冒性和沖擊危險(xiǎn)性，存在較大的煤礦沖擊地壓的潛在可能性。

1.2 開采技術(shù)因素

其次，由于開采技術(shù)的影響因素也是造成煤礦沖擊地壓。開采技術(shù)造成的煤礦沖擊地壓的主要有以下兩種表現(xiàn)形式：首先由于開采技術(shù)不當(dāng)造成開采區(qū)域煤礦發(fā)生了較大的應(yīng)力積聚，形成較大的應(yīng)力集中;其次由于開挖造成了地應(yīng)力的瞬間釋放，誘發(fā)了煤礦沖擊地壓。對于這兩種表現(xiàn)形式都會增加和誘發(fā)煤礦沖擊地壓發(fā)生。

1.3 組織管理因素

煤礦的開采離不開組織嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)高效的管理系統(tǒng)。同樣的由于組織管理不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)就會造成煤礦沖擊地壓發(fā)生。通過對目前我國發(fā)生的眾多的煤礦沖擊地壓事故進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)均或多或少的存在著組織管理松散的情況發(fā)生，造成煤礦開采出現(xiàn)不合理的問題頻發(fā)。例如，對于煤礦開采而言，當(dāng)開采掌子面接近已有的采空區(qū)域一定范圍內(nèi)時就會急劇增加沖擊地壓的發(fā)生概率。一般情況下，當(dāng)這個距離在30米時就應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的管理措施，來避免事故的發(fā)生。

2 煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)分析

煤礦沖擊地壓的預(yù)防首先需要根據(jù)煤礦的實(shí)際地質(zhì)情況和每層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行針對性的采取相應(yīng)的管理和技術(shù)措施，來有效地防止沖擊地壓事故的發(fā)生。現(xiàn)有的研究已經(jīng)開發(fā)出了眾多的預(yù)防技術(shù)和管理措施，可以有效的提高每層的穩(wěn)定性，能夠很好的預(yù)防煤礦的沖擊地壓。本文針對其中幾種代表性的預(yù)防技術(shù)進(jìn)行了討論分析，具體如下[3]：

2.1 煤層注水技術(shù)

煤層注水技術(shù)，是目前最為常用的一種技術(shù)，這種技術(shù)主要是通過對煤層進(jìn)行注水，起到改變每層的結(jié)構(gòu)形式，降低煤層的強(qiáng)度，釋放煤層的彈性能，進(jìn)而解決沖擊地壓的危險(xiǎn)。煤層注水技術(shù)，具有較大的安全優(yōu)勢，因?yàn)榭梢圆捎么笮蜋C(jī)械在較遠(yuǎn)區(qū)域可以施工，避免了人工的直接接觸，因此是一種十分行之有效的解危技術(shù)。煤層注水技術(shù)主要有兩種形式，一種為頂板注水，另一種為壓注化學(xué)溶液方式。實(shí)踐證明，這兩種注水形式都能夠?qū)γ旱V沖擊地壓起到很好的緩解預(yù)防作用。但是需要注意的是在注水時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制注水時間，因?yàn)楫?dāng)注水時間過長時就會造成其他的附加影響作用[2]。

2.2 卸壓爆破技術(shù)

這種技術(shù)主要是通過在煤層中通過爆破來提前對高地應(yīng)力進(jìn)行釋放，來解除開挖過程中造成地應(yīng)力釋放煤礦沖擊地壓的危險(xiǎn)。卸壓爆破技術(shù)的主要原理是，通過爆破技術(shù)來增加煤層的空隙率，改變煤層的力學(xué)性質(zhì)。煤層的空隙里增大就會降低煤礦的局部儲藏的彈性能。在開展卸壓爆破時需注意加強(qiáng)對煤層的量控監(jiān)測。嚴(yán)格控制每次開挖爆破的當(dāng)量和爆破沖擊振動速率。在爆破完成之后，要及時的做好反饋工作，對盲孔啞炮進(jìn)行排除，檢查并確認(rèn)煤礦沖擊地壓的危險(xiǎn)，以保證真正實(shí)現(xiàn)爆破目的。

2.3 鉆孔卸壓技術(shù)

鉆孔卸壓技術(shù)主要適用于高地應(yīng)力的賦存環(huán)境條件下。通過對煤層進(jìn)行鉆孔，來起到對鉆孔周圍煤層儲存的彈性勢能進(jìn)行釋放，達(dá)到消除沖擊危險(xiǎn)目的。通過這樣的鉆孔技術(shù)，可以有效地避免應(yīng)力集中的現(xiàn)象發(fā)生，起到地應(yīng)力的重新分布，同時也可以使得高地應(yīng)力向其他區(qū)域轉(zhuǎn)移和釋放[3]。

3 結(jié)束語

通過本文的論述，我們可以發(fā)現(xiàn)煤礦沖擊地壓是一個十分復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象，具有眾多的影響因素，對煤礦開采具有十分重大的破壞作用。通過大量的實(shí)踐研究表明，煤層注水技術(shù)/卸壓爆破技術(shù)以及鉆孔卸壓技術(shù)都能夠很好的緩解或消除煤礦沖擊地壓的影響。

參考文獻(xiàn)：

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