關于煤礦沖擊地壓防治技術研究

韓洪舉 李琳

摘 要：當前時期，我國在煤礦沖擊地壓的防治上比較單一、局限、被動，缺少完善的防治技術體系。并且，因為煤礦沖擊地壓的種類存在差異性，即使礦井相同，其也存在不同的地質結構、采掘條件、采掘技術等，所以形成的沖擊地壓危險程度存在不同之處。鑒于此，需要實施有效、具體的煤礦沖擊地壓防止技術措施。為此，文章分析了煤礦擊地壓的種類以及煤礦沖擊地壓的防治技術策略，進而能夠為防治沖擊地壓提供有效的科學根據和指導作用。

關鍵詞：防治;技術;沖擊地壓;煤礦

掘進以及回采巷道較易形成煤礦沖擊地壓現象，這主要是因為巖巷沖擊地壓通常的體現方式是巖爆。可以說，沖擊地壓地質災害經常形成于煤礦生產當中，其具備嚴重的破壞性和較強的突發性特點，沖擊地壓一旦發生，則會嚴重威脅煤礦生產工人的人身安全，以及嚴重破壞煤礦井下的設備儀器與一系列構筑物，從而形成嚴重的經濟損失。鑒于此，有效地控制沖擊地壓的形成，要么是在其出現時最大程度地減小危害或損失，研究這個問題顯得非常有必要。

1煤礦沖擊地壓的種類

結合原巖體存在的應力現狀，一般劃分沖擊地壓為三個種類：一是構造應力型，其受構造應力制約，導致煤巖受到的應力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發脆性，則沖擊地壓形成;二是重力型，其受重力制約，導致煤巖受到的應力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發脆性，則沖擊地壓形成;三是構造-重力型，其受構造應力和重力制約，導致煤巖受到的應力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發脆性，則沖擊地壓形成。

2煤礦沖擊地壓防治技術策略

基于形成沖擊地壓的機理能夠劃分為三種防治策略：一是在在圍巖強度的提升中應用錨索和錨桿，以提高圍巖承受應力的水平，從而使形成沖擊地壓的概率大大降低;二是在煤巖體物理性狀的優化上應用主動支護手段，例如進行柔性支護（應用噴漿形式），也就是不禁止圍巖存在范圍較小的形變，進而卸載圍巖的主要能量，進而體現先前卸壓的目的;三是降低采動巷道對煤炭的制約，針對存在沖擊地壓隱患的礦井，盡可能不適用炮掘方式，而是應用綜掘機方式，并且加速進行回采。基于形成沖擊地壓的機理，構建沖擊地壓構造的力學模型，探究此力學模型，明確其機理（耐受性良好、抗震動性強、防沖擊效果好），在模型自承性能與變形、耗散與集聚應力、應力強度等環節各自體現為異樣的三維特性，結合相關指標能夠提供沖擊地壓形成機制的有效根據，且對煤巖集聚能量的形式做出證明，從而對煤礦沖擊地壓形成機制進行更加充分地認知。總之，結合研究的上述力學模型，能夠由下面幾點實施煤礦沖擊地壓的防治技術策略。

2.1在采掘煤礦過程中結合會形成沖擊地壓的實際狀況進行具體研究，選用最為理想的采掘進度、回采計劃、準備工作、拓展巷道方案等，盡量規避存在沖擊地壓隱患的范圍或加速采掘速度，例如巷道掘進過程中盡可能地規避斷層范圍（集聚較大能量的）或存在松碎巖性的范圍，在回采時應用迅速推進法。

2.2降低煤巖集中應力量。一是在采深較大或集中應力的硐室、工作面、巷道中打卸壓孔，以防范瞬間形成的沖擊地壓。二是減小煤巖大范圍礦壓。可以應用無煤柱采掘技術，即對采區危險煤體或煤柱進行直接采掘，避免在進行采掘時受到相應煤柱的影響。也可以規避相鄰層煤柱的波及區域，確保不受制約而形成沖擊地壓。還需要科學組織采掘次序，確保有序采掘，規避不科學采掘導致大范圍內集中應力，需要防范掘進巷道或工作面的追采、對采。當今往往結合原理——應力三向化轉移進行卸壓，這樣可以結合直徑較大的鉆孔對存在沖擊地壓隱患的部分范圍卸壓。直徑較大的鉆孔的應用會破壞巷道相應深度的圍巖構造，從而使弱化帶形成，從而導致巷道附近圍巖的高應力轉移至深部區域，進而導致巷道附近圍巖處在低應力范圍之內，在沖擊形成的情況下，一方面，沖出的煤粉能夠被直徑較大的鉆孔空間吸收，避免沖出煤體，另一方面，楔形的阻力帶的形成基于卸壓范圍頂底板的閉合，從而可以避免煤體的沖出。

2.3煤巖物理特性的改變。一是將高壓水注入煤層中，這樣相應的弱面形成于煤巖當中，從而實現煤炭脆性的軟化，降低圍巖集聚很多能量的可能性。二是在集中應力范圍放應力炮，從而體現降能以及卸壓的效果。然而，務必結合相應工程經驗以及理論指導，不然，不僅難以規避沖擊地壓的形成，而且還會使沖擊地壓的形成幾率增加。三是實施聯合支護（錨網錨索噴漿）方式，提高支護水平，以使圍巖的自承性能提升，很好地規避由于圍巖變化較大形成沖擊地壓的情況。當今，煤炭企業往往在煤層物理特性的改變中應用煤層注水的方式，這樣一來，不但體現防塵的效果，而且可以實現理想的防沖效果。有關場地實踐和分析證實，基于增加煤體濕度的影響下，煤體的沖擊傾向和強度指數會減小。在安裝應力計時往往存在煤粉濕潤或鉆孔有水的情況，以及煤體發育裂隙，應力計存在松弛情況，即使進行補壓，也會形成松弛，這意味著軟化之后的煤體可以實現相應的卸壓效果。

2.4在預報預測沖擊地壓現象時安裝有關的儀器設備。一是根據“確定多因素耦合的沖擊地壓危險法”以及“當量鉆屑量原理”研制可以實時預警或不間斷性監測沖擊地壓的應力動態監測系統（或實時監測預警系統）。該系統的基本原理在于鉆孔圍巖應力、巖層變化、鉆屑量、支承壓力之間存在的密切聯系。結合對采掘仰頭之后煤層塑化以及工作面前采動應力場的改變等特點，實時在線監測能夠探究高應力范圍和改變情況，從而實時預警預測沖擊地壓的危險情況。其中，巷道掘進可以應用有線式沖擊地壓監測系統充當沖擊地壓監測的主導設備。二是巖體破裂現象可以結合微震監測系統進行捕捉，并且該系統可以準確定位已經發生的現象。結合微震現象的分布特點明確支承壓力的部位，從而結合煤壁和高應力區的位置關系局部性地預警沖擊地壓。

3結論

綜上所述，沖擊地壓主要形成于集中應力的范圍，而集中應力局部多樣化的來源，這導致難以高效地防治沖擊地壓，結合各種力源實時有關的防治技術策略，可以很好地防范沖擊地壓的形成。防范沖擊地壓的技術主要是對底板以及煤層的卸壓，卸壓的技術是降低煤巖集中應力量、改變煤巖物理特性、在預報預測沖擊地壓現象時安裝有關的儀器設備。相信在將來的煤礦企業生產和發展中，煤礦沖擊地壓的防治技術將更加完善和先進。

參考文獻：

[1]潘一山，齊慶新，王愛文，肖永惠，陳建強，呂祥鋒，徐連滿，代連朋.煤礦沖擊地壓巷道三級支護理論與技術[J].煤炭學報，2020（05）：102-103.

[2]齊慶新，潘一山，李海濤，姜德義，舒龍勇，趙善坤，張永將，潘俊鋒，李宏艷，潘鵬志.煤礦深部開采煤巖動力災害防控理論基礎與關鍵技術[J].煤炭學報，2020（05）：85-86.

[3]齊慶新，李一哲，趙善坤，張寧博，鄭偉鈺，李海濤，李宏艷. 我國煤礦沖擊地壓發展70年：理論與技術體系的建立與思考[J].煤炭科學技術，2019（09）：147-148.

[4]齊慶新，潘一山，舒龍勇，李宏艷，姜德義，趙善坤，鄒銀輝，潘俊鋒，王魁軍，李海濤. 煤礦深部開采煤巖動力災害多尺度分源防控理論與技術架構[J].煤炭學報，2018（07）：65-67.

[5]王愛文，潘一山，李忠華，趙寶友.沖擊地壓巷道錨桿-圍巖系統復剛度特性[J].中國礦業大學學報，2018（01）：105-106.

作者簡介：

韓洪舉（1977.08-），男，山東鄒城人，本科，技術員，研究方向：主要從事沖擊地壓方面的治理與研究。

李琳（1985.07.22-），男，漢族，山東鄒城人，大專，技術員，研究方向：防治沖擊地壓。

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