翁德剛

(沈陽焦煤有限責(zé)任公司紅陽三礦,遼寧沈陽 111307)

煤礦采掘沖擊地壓防治技術(shù)研究

翁德剛

(沈陽焦煤有限責(zé)任公司紅陽三礦,遼寧沈陽 111307)

隨著當(dāng)前我國煤礦開采深度的不斷增加,煤礦受到的沖擊地壓影響越來越突出,煤礦沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生原因十分復(fù)雜,主要受到地質(zhì)情況及技術(shù)因素的影響,因此煤礦采掘沖擊地壓防治技術(shù)成為了重點研究的對象,針對當(dāng)前我國煤礦采掘中存在的問題進(jìn)行分析研究,并提出有針對性的可行性防治技術(shù)措施,避免在煤礦采掘過程中因為沖擊地壓引發(fā)安全事故,更好促進(jìn)煤礦采掘工作的順利進(jìn)行。

煤礦采掘 沖擊地壓 防治技術(shù)

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，社會的快速發(fā)展，在煤炭開采過程中對于煤炭能源的需求量越來越大，主要是采用沖擊地壓技術(shù)使得大量的煤炭巖石聚集，進(jìn)而釋放能量。但隨著近年來我國煤炭開采過程中安全事故的頻繁發(fā)生，給社會的發(fā)展及人民安全帶來了嚴(yán)重的威脅，成為了社會熱點關(guān)注的問題，在面臨煤礦采掘過程中存在的沖擊地壓防治技術(shù)問題，不斷的革新防治技術(shù)和提高防治水平成為了當(dāng)前煤炭行業(yè)中重要研究對象，有著非常重要的現(xiàn)實意義。

2 煤礦沖擊打壓產(chǎn)生的原因

2.1 煤礦地質(zhì)因素

(1)煤巖層結(jié)構(gòu)，在煤礦采掘過程中容易出現(xiàn)沖擊地壓安全事故主要是因為受到地質(zhì)因素的影響，主要是受到堅硬厚層頂板、上覆巨厚巖層、堅硬頂?shù)装濉⒚汉褡兓疤烊坏刭|(zhì)災(zāi)害等潛在因素的干擾，造成沖擊地壓安全事故發(fā)生可能性的提高，使得煤礦采掘工作存在較大的危險沖擊。(2)開采深度，在煤炭采掘過程中隨著開采深度的不斷擴(kuò)大，煤炭受到的應(yīng)力影響就越高，在采掘過程中發(fā)現(xiàn)沖擊地壓的情況機(jī)率越大。(3)地質(zhì)構(gòu)造，煤礦的開采處理受到煤巖層結(jié)構(gòu)的影響外，還受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，而斷層、褶曲及煤層傾角等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域是沖擊地壓的多發(fā)區(qū)域，并且在應(yīng)力的作用下，發(fā)生沖擊地壓安全事故的機(jī)率大大提高[1]。

2.2 開采技術(shù)因素

在沖擊地壓事故發(fā)生中，開采技術(shù)主要是：(1)通過在開采過程中對煤巖層應(yīng)力的增加，在規(guī)定區(qū)域形成高應(yīng)力的集中，這種開采技術(shù)很容易導(dǎo)致沖擊地壓事故發(fā)生;(2)在原有高應(yīng)力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開采工作時易誘發(fā)沖擊地壓。如果在開采過程中出現(xiàn)不科學(xué)的操作，則會導(dǎo)致煤巖層礦山壓力分布發(fā)生變化，最終引起沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 支承壓力

在煤巖層的采掘過程中，圍巖中會產(chǎn)生集中的應(yīng)力，形成一種支承應(yīng)力。在鄰近的煤體采空區(qū)，同時還受到了側(cè)向固定支承壓力等的多種壓力的影響，使得媒體內(nèi)的應(yīng)力高度集中，極其容易發(fā)生沖擊地壓。

3 沖擊地壓監(jiān)測及防治手段分析

3.1 沖擊地壓監(jiān)測手段分析

在當(dāng)前我國針對煤礦采掘過程中出現(xiàn)的沖擊地壓問題，監(jiān)測手段主要有鉆屑法、頂板動態(tài)儀法、鉆孔應(yīng)力計法、電磁輻射法、地音及微震法等。

(1)在煤巖層破裂過程中會輻射電磁能量，針對煤巖層的這一特點，可采用電磁輻射法對煤巖層的能量進(jìn)行檢測，判斷及確定煤巖層中破裂狀態(tài)及沖擊地壓的危險性，同時還可以通過電磁輻射的強(qiáng)度反映出煤巖層變形的程度及次數(shù)，為沖擊地壓巖防治提供重要的信息，對煤巖層的沖擊地壓的防治起到檢驗效果的作用。(2)通過鉆屑法可以有效的檢測沖擊地壓的情況，實現(xiàn)對煤巖層的沖擊傾向性和支承應(yīng)力的檢驗，是當(dāng)前煤礦采掘沖擊地壓防治中的一種有效的檢測方法[2]。(3)微震與地音法，通過微震可以對煤巖層體內(nèi)的微小震動進(jìn)行檢測，并對出現(xiàn)的微震進(jìn)行分析，當(dāng)微震幅值超過一定的均值時，會極其容易出現(xiàn)沖擊地壓，通過這樣的監(jiān)測手段可以對沖擊地壓進(jìn)行預(yù)測和防治。(4)地音法，主要是通過在煤巖層檢測的范圍內(nèi)安裝監(jiān)測裝置，對煤巖層的地音信號進(jìn)行連續(xù)的采集，并且根據(jù)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷在監(jiān)測區(qū)域中沖擊地壓的危險程度。

3.2 沖擊地壓防治手段分析

(1)合理開拓布局，采用正確的開采技術(shù)，在對煤礦進(jìn)行采集時要進(jìn)行有計劃的合理開采，避免在開采過程中出現(xiàn)長臂采煤法及后退式開采方式，并且在開采過程中對頂板采用全部垮落法進(jìn)行管理。在煤巖層開采過程中出現(xiàn)危險時應(yīng)該對煤巖層進(jìn)行及時的保護(hù)，合理安排煤層開采的步驟及程序，盡量減少沖擊地壓事故的發(fā)生。(2)鉆孔卸壓技術(shù)，鉆孔卸壓主要是通過高應(yīng)力條件下煤巖層中聚集的彈性能來破壞鉆孔周圍的媒體，使得煤巖層中的能量得到釋放，消除沖擊地壓的危險。同時鉆孔卸壓技術(shù)還可以通過鉆孔使得原來在煤巖層周圍的高應(yīng)力向卸壓區(qū)域以外的煤巖層進(jìn)行強(qiáng)度及彈性能量的轉(zhuǎn)移。(3)煤層注水技術(shù)，由于煤巖層具有一定的間隙及親水性，通過對煤巖層進(jìn)行注水，利用具有物理化學(xué)作用的煤巖層預(yù)注水技術(shù)改變沖擊煤層的物理力學(xué)性質(zhì)，在一定程度上可以改變煤巖層的結(jié)構(gòu)，降低煤巖層的的強(qiáng)度、彈性及粘結(jié)力等軟化組織，將部分的應(yīng)力能量吸收，從而減低媒體積蓄彈性能力來降低沖擊地壓的危險程度。在注水技術(shù)中主要采用頂板注水及壓注化學(xué)溶液這兩種較為常見的注水方法，可以有效的防治和減弱沖擊地壓的危險性。(4)卸壓爆破技術(shù)，主要是對煤巖層實施鉆孔爆破，使煤巖層發(fā)生大量的裂隙，導(dǎo)致煤巖層中的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，降低煤巖層中的強(qiáng)度及彈性能量，局部的解除沖擊地壓的強(qiáng)度及彈性能量，減緩沖擊地壓的危險。在卸壓爆破技術(shù)實行的前提下，要對沖擊地壓的危險因素進(jìn)行確認(rèn)及檢測，確保實現(xiàn)卸壓爆破技術(shù)目的的實現(xiàn)[3]。(5)強(qiáng)制放頂，主要是通過爆破等手段強(qiáng)迫頂板垮落來降低頂板強(qiáng)度和煤巖層中的應(yīng)力，減少煤巖層中的支承壓力分布范圍。

4 結(jié)語

隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，煤礦沖擊地壓的危害日益突出，嚴(yán)重的危害了煤礦工作人員的生命安全，對煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，對社會的發(fā)展造成不利的影響，對社會的穩(wěn)定帶來了極大的阻礙。因此必須要對煤礦采掘的沖擊地壓給予高度的重視，不斷的革新沖擊地壓防治技術(shù)和提高防治水平，對煤礦采掘做到預(yù)測、監(jiān)測及沖擊地壓防治，有效的預(yù)防抑制沖擊地壓安全事故的發(fā)生，給煤礦工作人員創(chuàng)造一個安全、和諧的工作環(huán)境，促進(jìn)賣礦采掘工作的順利進(jìn)行，促進(jìn)煤礦行業(yè)的發(fā)展，推動我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]藍(lán)航,齊慶新,潘俊鋒,彭永偉.我國煤礦沖擊地壓特點及防治技術(shù)分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2011(25).

[2]李靜.煤炭沖擊地壓防治技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2012(2)：69-71.

[3]王永利.淺談煤礦沖擊地壓防治技術(shù)應(yīng)用[J].科技論壇,2013(6)：18-20.