義馬煤業(yè)集團某礦沖擊地壓分析與防治

程紅偉

河南省義馬煤炭高級技工學校，河南義馬 472300

義馬煤業(yè)集團公司的煤礦大多在50年代建井生產(chǎn)至今，進入90年代以來，許多礦井都先后有沖擊地壓現(xiàn)象發(fā)生。為煤層的安全開采帶來許多技術(shù)難題，近兩年來隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將更加突出。如何保證井下職工的安全和設(shè)備的安全，保障礦井的安全生產(chǎn)是擺在我們面前的一個難題。

1 沖擊地壓

沖擊地壓又稱巖爆，是指井巷或工作面周圍巖體，由于彈性變形能的瞬時釋放而產(chǎn)生突然劇烈破壞的動力現(xiàn)象，常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象具有很大的破壞性，是煤礦又重大災(zāi)害之一。

2 義煤集團某礦影響沖擊地壓的因素分析

2.1 地質(zhì)因素

1）義馬某礦井田處在煤田大向斜軸部，應(yīng)力最為集中。某煤礦基本上是一向斜構(gòu)造，故垂直和水平力均為壓應(yīng)力，最易出現(xiàn)沖擊地壓現(xiàn)象，一般情況下，對于巷道及回采工作面來說，在褶曲的各個部位，出現(xiàn)的危險性是不一樣的。褶曲向斜部分的應(yīng)力，最容易出現(xiàn)冒頂、沖擊地壓。褶曲翼部垂直和水平為壓應(yīng)力，最容易出現(xiàn)沖擊地壓；褶曲背斜部分的應(yīng)力狀態(tài)為垂直拉應(yīng)力，水平壓應(yīng)力，這部分也是最大礦山壓力區(qū)域。

2）巨厚礫巖層的影響

堅硬厚層礫巖頂板容易聚積大量的彈性能。在其破斷或滑移過程中，大量的彈性能突然釋放，形成強烈震動，導致頂板型煤層沖擊地壓。某礦目前所采2＃煤上部有一層巨厚礫巖，距煤層約210m，其厚度為410m左右，是造成沖擊地壓的主要原因之一。

3）礦井煤層及其頂板具有沖擊傾向性

煤巖層沖擊傾向性揭示了煤巖層是否具有積聚大量能量并在破壞時瞬間釋放的基本屬性，煤巖層的沖擊傾向是其產(chǎn)生沖擊地壓的必要條件。某煤礦煤層及其頂板經(jīng)煤炭科學研究總院鑒定具有沖擊傾向性。

2.2 開采技術(shù)因素

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)開采技術(shù)不合理是義馬某礦誘發(fā)生沖擊地壓又一主要因素。隨著先進的煤炭開采技術(shù)，雖然使煤的產(chǎn)量上升了，但是，帶來了很多隱患。在礦壓的作用下，出現(xiàn)了頂板下沉和跨落、地板隆起、煤壁片幫、支架變形和破壞。充填物沉縮、巖層和地表移動、煤的壓出、礦山?jīng)_擊等一系列現(xiàn)象，但隨著年產(chǎn)量的不斷增長，破環(huán)了這種平衡引起了巖體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，當重新分布后的作用力超過了煤巖的強度，則巷道及回采工作面周圍的巖體及其內(nèi)部的支護物體將發(fā)生變形、遭到破壞甚至垮落，這種情況直到巖體內(nèi)部形成新的平衡為止。這時巷道和回采工作面周圍巖體內(nèi)存在著一個和原始應(yīng)力狀態(tài)完全不同的新的應(yīng)力狀態(tài)，加上先進的回采工藝，使大面積的采空區(qū)形成，這種原始的平衡就不能在一個周期能形成新的平衡，一旦原有的巖體失去原有的平衡就造成了以上的隱患。據(jù)國外有關(guān)資料顯示，在機械化放頂采煤作業(yè)中，由于一次采全高的增加，只有增加液壓支架立柱和頂梁的強度，加大支護來抵抗這種壓力，但隨著采煤深度的加深，采煤工作面運輸巷道又出現(xiàn)了變形，甚至遭到破壞，支護方式又用拱形棚、O型棚支護，這個雖然解決了支護問題，但是沖擊地壓的問題出現(xiàn)了。

3 沖擊地壓的防治

1）深礦井開采中的沖擊地壓關(guān)鍵技術(shù)是：研究煤層開采的礦壓控制深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化；深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進與支護技術(shù)與裝備；深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù)。

在煤層開采中，生產(chǎn)地質(zhì)條件極為復(fù)雜。往往由于人們對沖擊地壓發(fā)生條件不能完全掌握，造成開拓布置和開采方式不合理，沒有預(yù)先采取防范措施或防范措施不完善，不可避免地形成局部煤層地段的高應(yīng)力集中和沖擊地壓危險。因此，合理的開拓布置和開采方式對于避免應(yīng)力集中和疊加，防止沖擊地壓關(guān)系極大。

2）某礦防治沖擊地壓的成功經(jīng)驗

（1）引進波蘭礫巖層監(jiān)測系統(tǒng)

上覆巖層活動是發(fā)生沖擊地壓的主要力源。該礦井田煤系地層有平均厚400m礫巖層，礫巖層堅硬整體性強，其斷裂跨落對下部的煤巖體產(chǎn)生沖擊載荷，是工作面發(fā)生沖擊地壓的主要力源，引進波蘭礫巖層監(jiān)測系統(tǒng)，對礫巖層進行監(jiān)測，為防治沖擊地壓提供技術(shù)保障。

（2）微震監(jiān)測系統(tǒng)

通過進口國外微震監(jiān)測系統(tǒng)對礦井包括沖擊礦壓在內(nèi)的礦震信號進行遠距離（最大10km），實時動態(tài)自動監(jiān)測，給出沖擊礦壓等礦震信號的完全波形。通過分析研究，可準確計算出能量大于100J的震動及沖擊礦壓發(fā)生的時間、能量及空間三維坐標，確定出每次震動的震動類型，判斷出沖擊礦壓發(fā)生力源，對礦井沖擊礦壓危險程度進行評價。

（3）鉆屑法監(jiān)測

鉆屑法是通過在煤層中打直徑為42～45mm的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動力效應(yīng)，鑒別沖擊危險的一種方法。由于這種方法能同時檢測多項與沖擊地壓有關(guān)的因素，而且簡便易行，所以成為普遍采用的一種方法。根據(jù)我礦測定的每米鉆粉量，確定臨界指標為2.8kg/m。

（4）大直徑鉆孔卸壓

為了防治棚腿擠出，接近底板的一根錨索外漏長度增加到700mm，待架棚后再用加長工字鋼托梁將棚腿整體二次錨固，通過一段時的觀測，巷道 支護提高，支架變形量明顯減少。

（5）強化個體防護與勞動組織管理

穿防沖服，戴防沖頭盔，不準坐在巷道底板、物料及設(shè)備上休息，不在巷道高度不夠處、頂板破碎處、安全間隙不夠處躲炮，非工作人員不準進入卸壓硐室內(nèi)，嚴格施行有沖擊危險性區(qū)域施工人員準入和人數(shù)控制。

綜上所述可以認為，在現(xiàn)有技術(shù)水平下對沖擊地壓認真地進行測定和預(yù)報工作，并針對具體情況采取有效的防治措施，采用多種先進技術(shù)手段的采取，先進的防沖監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用，詳細的防沖方案和措施的落實。完全可以消除或大大減少沖擊地壓事故。