淺談沖擊地壓的危害和防治

摘 要::本文對礦井沖擊地壓形成、危害及防治各種方法進行了闡述，對煤礦沖擊地壓預(yù)防和治理提出了合理化建議。

關(guān)鍵詞:沖擊地壓 危害 綜合防治

中圖分類號:TD324 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0243-01

1 沖擊地壓現(xiàn)象及形成原因

沖擊地壓是在指開采過程中，積聚在煤巖體中的彈性變形能量，在一定的條件下瞬間釋放出來，產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現(xiàn)象。常伴有很大的響聲、煤巖體震動和沖擊波，在一定范圍內(nèi)可以感到地震;有時向采掘空間拋出大量的煤塊或巖塊，形成很多煤塵，釋放出大量的瓦斯。

沖擊地壓的形成是由于煤巖體在高應(yīng)力作用下內(nèi)部積聚有大量的彈性能，同時部分巖體接近極限平衡狀態(tài)。當(dāng)采掘工作面接近這些地方時，巖體力學(xué)平衡狀態(tài)被破壞，積聚的彈性能突然釋放。因此，沖擊地壓的形成和煤巖層中的應(yīng)力變化和積聚的彈性潛能密切相關(guān)。

2 沖擊地壓的危害

2.1 沖擊地壓對人員安全的危害

由于沖擊地壓在瞬間發(fā)生，站在底板上的人有可能被彈起甩出，造成傷害;或被顛覆的設(shè)備擠傷;巷道或工作面拋出的煤塊也可能擊打人員造成傷害;或被拋出的煤巖體掩埋。2011年11月3日河南義馬煤業(yè)集團千秋礦發(fā)生沖擊地壓事故，致使75人被困，雖經(jīng)全力救援仍造成10人死亡。

2.2 沖擊地壓對設(shè)備的破壞

沖擊地壓發(fā)生的煤層片幫或拋出的煤塊會擠倒或打倒支柱，頂?shù)装宓膭×艺饎訒斐伤查g猛烈加載壓壞支架、支柱，使其泄液或鼓缸而失去支撐作用，發(fā)生傾倒或損壞。輸送機、軌道等設(shè)備可能被震動、推移及變形。

2.3 沖擊地壓對地表建筑的影響

高強度的沖擊地壓還可能對地表建筑物造成破壞，輕則導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生裂隙，重則引起建筑物開裂、倒塌，甚至可能會造成像地震一樣的災(zāi)難性后果。

3 防沖擊地壓綜合防治方法

由于沖擊地壓發(fā)生機理比較復(fù)雜，發(fā)生前往往沒有明顯宏觀預(yù)兆而極難預(yù)防。同時沖擊地壓種類繁多，任何單獨的防治措施都不能完全消除沖擊地壓危險。因此必須采取綜合防治的辦法減少沖擊地壓的危害。

3.1 采用正確的開采方法

(1)開采保護層。當(dāng)所有煤層有沖擊地壓危險時，應(yīng)開采沖擊地壓小的煤層。當(dāng)沖擊地壓危險的煤層的頂、底板都賦存保護層時，建議開采頂板保護層。開采保護層，其圍巖產(chǎn)生裂隙，引起圍巖向采掘空間移動，使采空區(qū)上下方的巖層卸載，形成“卸壓帶”，以及附近巖層產(chǎn)生破裂。煤巖體中產(chǎn)生大量裂隙，改變了煤巖結(jié)構(gòu)和屬性，釋放了潛在的彈性能，消除和減緩了沖擊地壓的危險。

(2)避免形成孤立煤柱。劃分井田和盤區(qū)時，應(yīng)保證有計劃的合理開采，避免形成應(yīng)力集中的孤立煤柱，不許在采空區(qū)內(nèi)留煤柱，巷道上方不留煤柱，有條件的盤區(qū)上山、盤區(qū)邊界及區(qū)段巷道采用無煤柱開采技術(shù)，避免應(yīng)力集中。

(3)選擇合理的開采方法。開采有沖擊地壓的煤層時，應(yīng)盡量采用長壁采煤法，采用全部垮落法管理頂板。煤柱支撐法、房柱式及其它留煤柱的開采方法，沖擊地壓發(fā)生頻繁。采煤工作面宜采用機械化采煤工藝，掘進工作面應(yīng)采用綜掘生產(chǎn)工藝。

(4)選擇合理的巷道布置方式。開采有沖擊地壓危險的煤層時，應(yīng)盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖石中。優(yōu)化巷道布置:(1)巷道盡量避免布置在支撐壓力峰值位置或構(gòu)造應(yīng)力影響帶內(nèi)。(2)采取集中巷道應(yīng)布置在無強礦壓危險的煤層或巖層中。(3)盡量增加采面走向長度和傾斜寬度，減少分區(qū)煤柱和階段煤柱。凡能連續(xù)開采的就不要分區(qū)，已避免煤柱形成高集中應(yīng)力區(qū)。(4)永久硐室不得布置在具有強礦壓危險煤層中。

(5)合理安排開采程序。防止采煤工作面三面被采空區(qū)包圍，形成“半島”。采煤工作面應(yīng)采用后退式開采，避免相向采煤?；夭删€應(yīng)盡量呈直線，且有規(guī)律地按正確的推進速度開采，一般推進速度不易過大。保持工作面均衡穩(wěn)定推進和均勻放煤，避免支承壓力急劇變化對沖擊地壓的擾動。

3.2 局部卸壓措施

(1)煤層預(yù)注水。其目的是降低煤體的彈性和強度，采用向煤層注水的方法，使相鄰巷道、采煤工作面的煤巖層邊緣區(qū)減少內(nèi)部粘結(jié)力，降低其彈性，減少其潛能。從根本上消除煤體爆發(fā)式破壞的能力。注水通常是以小流量和盡可能低的壓力向煤體長時間的注水。注水可以在預(yù)先掘好的巷道內(nèi)進行，注水的超前距離應(yīng)當(dāng)超過開采10天的進度。

(2)頂板預(yù)注水。頂板注水的作用主要有兩點:一是降低頂板的強度，使原來不易垮落的堅硬頂板在采空區(qū)冒落，并轉(zhuǎn)化成隨采隨冒的頂板;二是頂板注水后，本身的彈性減弱，因而減少了頂板的彈性潛能。頂板注水后，煤體支撐壓力的峰值位置向煤體前方轉(zhuǎn)移。頂板預(yù)注水是在上下兩巷向工作面和兩巷的煤層頂板內(nèi)打長鉆孔，鉆孔的高度一般為6-8倍采高，最低不小于冒落帶高度。注水軟化采用高壓穩(wěn)流的方式，注水壓力應(yīng)高于20MP。

(3)煤體卸壓注水。就是在工作面前方用高壓水注入煤體。一般開始注水壓力為12MP，以后保持在4-6MP。注水時間必須保證連續(xù)注水5-7天。高壓注水的作用效果是壓裂煤體，使煤體結(jié)構(gòu)破壞，從而達到降低承載能力、降低壓力的目的。

(4)鉆孔卸壓法。鉆孔卸壓法是利用鉆孔降低積聚在煤層中的彈性能，是釋放彈性能的一種方法。一般采用直徑100-300mm的鉆孔。由于鉆孔后，鉆孔周圍的煤體受力狀態(tài)發(fā)生了變化，約束條件減弱，使煤體卸載，支撐壓力的分布發(fā)生了變化，峰值向煤體深部轉(zhuǎn)移。當(dāng)支承壓力不超過煤層孔壁穩(wěn)定范圍時，孔壁不破壞，鉆孔不變形，排出的煤粉量為正常值，煤層沒有卸壓。當(dāng)支承壓力超過煤層孔壁穩(wěn)定范圍時，孔壁被破壞，支承壓力愈高，鉆孔的破壞范圍愈大，因此，煤層積聚的應(yīng)力愈高，利用直徑鉆孔卸壓愈有效。

(5)打卸壓槽。在有沖擊地壓危險的巷道，在巷道兩側(cè)挖卸壓槽，釋放巷道圍巖的彈性能，使巷道變形降低到最低程度。同煤青礦7#層303盤區(qū)部分地段，由于上覆煤柱和向斜軸部應(yīng)力疊加，產(chǎn)生沖擊地壓。采用打卸壓槽、可伸縮性鋼棚支護取得了很好效果。

(6)震動爆破法。震動爆破法是在安全條件下，用爆破方法釋放煤層積聚的能量，使煤層裂隙松動，是預(yù)防沖擊地壓的一種方法。就是在高應(yīng)力區(qū)附近打鉆，在鉆孔中裝藥進行爆破，其主要目的是改變支撐壓力帶的形狀和減少峰值，炮眼布置盡量接近于支承壓力帶峰值位置。

(7)誘發(fā)爆破。就是在具有沖擊地壓危險的區(qū)域進行大藥量的爆破，人為地在工作人員撤出后誘發(fā)沖擊地壓。當(dāng)煤層中應(yīng)力已達到或超過峰值強度后，在生產(chǎn)過程中或在采取治理措施時，隨時有可能誘發(fā)沖擊地壓，把沖擊地壓發(fā)生時間的不確定性固定在放炮的時間。誘發(fā)爆破只作輔助手段，只有在存在嚴重沖擊地壓危險，其他方法無效或無法實施的情況使用。

(8)強制放頂。利用人工強制放頂卸壓，避免大面積頂板垮落產(chǎn)生沖擊地壓，通過強制放頂，釋放頂板積聚的大量彈性能。

4 結(jié)語

沖擊地壓是礦井的一大自然災(zāi)害，不僅直接危及礦井的安全生產(chǎn)甚至?xí)l(fā)二次災(zāi)害事故。所以采取有效的方法防治顯得尤為重要。

①作者簡介:宋權(quán)，(1971-)，男，山西大同人，本科學(xué)歷，工程師，研究方向為煤礦開采技術(shù)及礦山壓力，就職于山西省大同煤礦集團地煤公司生產(chǎn)技術(shù)部。