陳西東 孫偉 井慶輝

摘要：煤礦開采環(huán)境惡劣，存在一定危險(xiǎn)，而深井開采中沖擊地壓帶來的災(zāi)害往往是最嚴(yán)重的。沖擊地壓礦井開采如何保障作業(yè)人員安全，確保開采順利進(jìn)行，是一個(gè)不可避免的課題。本文主要分析產(chǎn)生沖擊地壓的因素，研討防治沖擊地壓的辦法。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)生因素；沖擊地壓；有效防治

煤礦沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤（巖）體由于彈性變形能的瞬間釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象，常伴有煤（巖）體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。與其他開采過程中出現(xiàn)的災(zāi)害相比，沖擊地壓具有更大的破壞性和危險(xiǎn)性，并且為沒有明顯的災(zāi)害預(yù)兆，具有突發(fā)性和偶然性。對(duì)沖擊地壓產(chǎn)生的原因分析就顯得尤為重要，提出有效的預(yù)防措施也同樣變得極具現(xiàn)實(shí)意義。

1煤礦沖擊地壓產(chǎn)生的因素分析

1.1地質(zhì)因素

發(fā)生過沖擊地壓的煤巖層，結(jié)構(gòu)主要存在硬頂-硬煤-硬頂和硬頂-薄軟層-煤層這兩種結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)的構(gòu)造為潛在條件，斷層、褶曲、煤層傾角的變化都存在開采后的沖擊危險(xiǎn)性。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域一般都是由于周圍存在強(qiáng)大的應(yīng)力場(chǎng)，在應(yīng)力場(chǎng)的作用下造成沖擊地壓事故。產(chǎn)生沖擊地壓的地質(zhì)因素有三個(gè)方面，煤層或者圍巖存在沖擊傾向性、大量的能量積聚和存在一定的能量釋放空間。

1.2技術(shù)因素

開采技術(shù)對(duì)沖擊地壓的影響至關(guān)重要。開采導(dǎo)致煤巖體應(yīng)力的迅速增加，在某個(gè)范圍內(nèi)集中，容易引發(fā)事故。綜合式開采技術(shù)的使用，對(duì)開采時(shí)應(yīng)力的影響是最大的，其危險(xiǎn)性也比單一煤層開采和分層煤炭開采的方式大得多。開采方向與最大地應(yīng)力方向沒有平行，使二者垂直或者產(chǎn)生了較大的傾角。對(duì)于不同的地質(zhì)條件選用不同的開采方式是必然的選擇，方法使用不當(dāng)同樣是誘發(fā)沖擊地壓的原因。對(duì)于開采順序而言，不同方式的開采順序也是不一樣的，如果開采順序不合理，也會(huì)誘發(fā)沖擊地壓事故。

1.3管理因素

沖擊地壓事故發(fā)生的很大的原因在于不合理的開采，而不合理的開采往往就是技術(shù)管理和組織管理上出現(xiàn)的問題。技術(shù)方面包含采區(qū)布局和采掘接續(xù)不合理人為造成應(yīng)力集中區(qū)域；管理方面不顧生產(chǎn)安全、盲目追求效益，提高推進(jìn)度，造成動(dòng)壓顯現(xiàn)增強(qiáng)。不論技術(shù)管理還是組織管理的不科學(xué)、不合理均會(huì)造成沖擊地壓事故的發(fā)生。

2煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)分析

針對(duì)以上原因，應(yīng)當(dāng)加深對(duì)相關(guān)防治技術(shù)的研究，從而有效地防止沖擊地壓事故的發(fā)生。這種防治對(duì)象主要有2種，一種是已經(jīng)具有沖擊危險(xiǎn)的煤巖層，另一種是開采過程中可能產(chǎn)生的沖擊危險(xiǎn)。通過這2種防治，要達(dá)到保持應(yīng)力狀態(tài)穩(wěn)定和煤巖層穩(wěn)定的目的。

2.1防治沖擊地壓的原則

（1）避免高應(yīng)力的形成。在開采過程中，應(yīng)當(dāng)合理地調(diào)整開采順序和工作面的布置，實(shí)現(xiàn)無煤柱開采，從而避免應(yīng)力的高度集中。（2）保持開采方向與最大地應(yīng)力方向平行。在開采過程中，切忌不能使兩者形成垂直方向或產(chǎn)生較大傾角，否則就有產(chǎn)生沖擊地壓的危險(xiǎn)。（3）擴(kuò)大應(yīng)力釋放范圍。在開采過程中，既要盡可能地避免應(yīng)力形成集中，又要盡可能地釋放已經(jīng)形成的應(yīng)力，通過降低應(yīng)力集中程度與應(yīng)力釋放速度，從而避免沖擊危險(xiǎn)的發(fā)生。

2.2沖擊地壓解危技術(shù)

（1）煤層注水技術(shù)。煤層注水既可以最大限度地使用機(jī)械，又可以在危險(xiǎn)區(qū)域外作業(yè)，因此是一項(xiàng)非常有效的解危技術(shù)。煤層本身具有一定的孔隙率和親水性，通過對(duì)其注水，可以達(dá)到改變煤層結(jié)構(gòu)、降低煤體強(qiáng)度、降低煤體積蓄彈性能力的目的，進(jìn)而解決沖擊地壓的危險(xiǎn)。頂板注水和壓注化學(xué)溶液是在實(shí)踐中比較常用的兩種注水方式，通過這兩種方式，可有效防治和減弱沖擊地壓的危險(xiǎn)性。在注水時(shí)，應(yīng)科學(xué)地安排注水時(shí)間，這個(gè)時(shí)間應(yīng)低于3M，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，注水效果會(huì)降低。（2）卸壓爆破技術(shù)。卸壓爆破是指煤層中實(shí)施鉆孔爆破，以消除或減緩沖擊危險(xiǎn)。卸壓爆破作用主要體現(xiàn)在：使煤層產(chǎn)生大量裂隙，使煤體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，使彈性強(qiáng)度和彈性能量降低，使沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件得以局部解除。在實(shí)行卸壓爆破時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好事前準(zhǔn)備和事后反饋工作，事前進(jìn)行鉆屑法檢測(cè)，以確認(rèn)是否有沖擊地壓的危險(xiǎn)，事后用鉆屑法檢查泄壓效果，以保證真正實(shí)現(xiàn)爆破目的。（3）鉆孔卸壓技術(shù)。鉆孔卸壓是指在高應(yīng)力條件下，利用煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，從而使煤層泄壓、釋放能量，達(dá)到消除沖擊危險(xiǎn)目的的一種解危技術(shù)。鉆孔卸壓技術(shù)可以釋放煤體中積聚的彈性能，消除應(yīng)力的集中和升高。同時(shí)，鉆孔卸壓技術(shù)還可以通過鉆孔使原來作用于周邊圍巖的高應(yīng)力向卸壓區(qū)以外的巖體深部轉(zhuǎn)移。

3沖擊地壓治理效果檢驗(yàn)

3.1電磁輻射法

在煤巖層破裂的過程中，它會(huì)向外輻射電磁能量。利用這個(gè)特性，通過對(duì)其電磁輻射能量的檢測(cè)，可以確認(rèn)其是否處在破裂狀態(tài)，是否有發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)。在開采作業(yè)中，主要通過2個(gè)指標(biāo)來完成這種檢測(cè)，一個(gè)是電磁輻射強(qiáng)度，另一個(gè)是脈沖數(shù)。電磁輻射強(qiáng)度主要反映了煤巖層的受載程度及變形破裂強(qiáng)度，而脈沖數(shù)主要反映了煤巖體變形及微破裂的頻次。通過對(duì)這2種信息的綜合，可以有效地檢驗(yàn)沖擊地壓治理效果。

3.2鉆屑法

煤的沖擊傾向性和支承應(yīng)力帶狀況是檢驗(yàn)沖擊地壓狀況的主要依據(jù)。而鉆屑法恰好可以實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)指標(biāo)的檢驗(yàn)。因此，在操作中，它也是被普遍采用的一種治理效果檢驗(yàn)方法。如果支承壓力指數(shù)達(dá)到臨界值，且煤層又有中等以上沖擊傾向性，沖擊地壓就可能發(fā)生。而如果檢測(cè)到的煤粉量超過以上臨界指標(biāo)，應(yīng)認(rèn)定煤體處于臨界危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即采取解危措施。

4結(jié)束語

煤炭開采過程中沖擊地壓造成的影響與危害都是巨大的。因此，要根據(jù)煤炭開采現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定出行之有效、具體、安全的計(jì)劃，科學(xué)合理的防止沖擊地壓事故發(fā)生，有效的保障煤炭開采工程的安全，促進(jìn)煤炭開采事業(yè)的順利進(jìn)行，創(chuàng)造煤炭開采事業(yè)安全發(fā)展的局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]宮健山.沖擊地壓發(fā)生機(jī)理與防治技術(shù)研究.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018.14.95+118.

[2]李彭波，鄧強(qiáng)，孟令琪.煤礦井下沖擊地壓防治技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用.山東煤炭科技，2017.04.49-50+52+55.

[3]溫忠黨，劉延威.煤礦沖擊地壓防治措施研究.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015.07.10-11.

（作者單位：棗礦集團(tuán)滕東煤礦）

作者簡介：陳西東，男，1975年7月出生，2004年7月山東科技大學(xué)采礦專業(yè)畢業(yè)，大學(xué)本科，中級(jí)職稱，現(xiàn)任棗礦集團(tuán)滕東煤礦防沖辦技術(shù)員，從事煤礦沖擊地壓防治7年。