煤礦沖擊地壓防治技術的應用

徐德生

摘要：隨著我國改革開放的不斷深化，國內各行業(yè)都發(fā)生了巨大的改變，其中煤礦行業(yè)的發(fā)展是國內眾多行業(yè)發(fā)展中最為迅猛的一個。煤炭作為我國許多行業(yè)生產中的原材料，對國內整體經濟建設的發(fā)展是十分重要的。隨著近幾年國內的發(fā)展，煤礦開采事業(yè)也加快了發(fā)展的腳步，在為我國經濟建設添磚加瓦的同時也帶來了諸多的負面影響?；诖?，文章就煤礦沖擊地壓防治技術的應用進行了探討，以保證煤礦安全開采。

關鍵詞：煤礦安全；沖擊地壓；煤礦沖擊傾向預測；鉆孔卸壓

中圖分類號：TD324文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0035-02

隨著時代的發(fā)展，國內越來越多的企業(yè)在生產發(fā)展中都離不開煤炭資源的利用。因此，如何保證煤炭資源開采時的安全已經成為了業(yè)內人士所最為關心的問題，同時也是必須要解決的事情。

1我國煤礦安全開采的重要性

隨著我國經濟建設的發(fā)展及企業(yè)對煤炭資源的需求，我國近幾年來成立了多個大型的煤炭開采基地。但同時，由于煤炭開采過程中安全措施沒有做到位，使在煤炭開采過程中受傷或死亡的人數(shù)也在逐年遞增，這主要是由于在煤炭開采過程中對地壓的沖擊而導致氣壓突然升高對人體產生的沖擊所導致的受傷甚至是死亡情況。對于這種情況，隨著煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，負責人員也在不斷地總結著經驗與教訓，對煤炭沖擊地壓的防治技術也制定出了一系列的可行性方案，可以有效地確保在煤炭開采過程中的安全。

2煤礦沖擊地壓的主要原因

2.1實例說明

針對煤炭沖擊地壓所造成的影響，本文就以南屯煤炭開采為例進行一個詳細的說明。

例如：南屯煤礦的東西長度為10.5km，南北寬度為4.5km。在煤礦開采中發(fā)現(xiàn)，該煤礦層分布總面積約為27.5km3。整個煤礦區(qū)域呈北寬南窄的四邊形分布，其中該煤礦的南北長度為4750m，東西寬度為1100～2600m，煤礦總面積可達6.5km2。在該地煤炭開采中，主要針對于93號煤礦上方的4號工作面及南側93號煤礦上方的2號工作面為主要開采區(qū)域，同時以93號煤礦北側上方6號工作面及煤礦東部與九采邊界膠帶巷相鄰區(qū)域為主。該開采區(qū)域的地面高度為50.11～55.62m，平均高度為52.87m。煤礦下方深度為480～650m，平均深度為565m。開采區(qū)域總長度為151.2m，延長長度為1644m，93號煤礦上方4號工作面自2007年2月7日開始進行回采工作，煤礦開采面主要以偽傾斜長壁綜合機械化放頂煤一次采全高全部垮落開采方法，目前煤礦開采面積已達到118m2。并且煤礦開采層為三層以上煤層，在該開采煤礦允許范圍內，三層以上煤層結構相對穩(wěn)定，煤層的厚度約為3.4～6.7m，平均厚度為5.21m。并且煤層結構相對簡單，煤層傾斜度為4°～13°角，平均角度為10°，煤層開采中，利用直接將煤炭頂為粉砂巖的方式，泥巖深度約為0～2.95m，平均約為1.55m，基本頂為中細砂巖層，深度約為22.4～25.24m，平均約為23.50m；而煤礦中的直接底板粉砂巖層深度約為2.89～5.34m，平均約為3.94m。隨著近幾年開采力度的加大，使煤礦內留下了很多不規(guī)則的煤柱，使上覆巖層一方面內部空間結構變得更加復雜，另一方面煤柱上的疊加應力也相對不斷加大，因而沖擊地壓也就成為了該煤礦開采工作中的主要安全隱患。

2.2造成沖擊地壓的主要原因

造成沖擊地壓的原因有很多。首先，是煤炭的性質所造成的原因，根據(jù)南屯煤炭的實際情況來看，具有很強的沖擊傾向。另外，由于南屯煤礦的圍巖性質致使其頂板巖性和厚度以及吞煤層開采后的可冒性增強，這是影響沖擊地壓的最主要因素。尤其是基頂厚層砂巖及堅硬巖層、確板堅硬巖層結構等的開采不合理，都會造成煤炭開采時所造成的地壓沖擊危險性因素。除此之外，地質構造問題對煤炭開采時所產生的地壓沖擊的影響也是十分大的。就一般情況而言，在煤礦地質層的結構區(qū)域中，普遍都會存有少部分地殼運動所殘留下來的煤炭層效應力，使煤炭自然形成了一種構造曼力效應。因此在目前所開采的煤礦中，普遍都會存有煤礦斷層、褶曲以及局部異變的區(qū)域，同時煤炭開采過程中，所產生的沖擊地壓往往就發(fā)生在這些結構效應力相對較為集中的區(qū)域內。例如：南屯煤礦西部基本上就是一單斜構造所成，故垂直和水平效應力及地壓應力不均衡，因此很容易發(fā)生沖擊地壓事故。另外，煤炭開采方式不正確也是產生沖擊地壓的最主要因素之一。通常情況下，對于采用綜合開采技術進行季節(jié)性生產的礦井，對沖擊地壓的影響是最大的。這一類煤礦在開采時應力絕對值會有所增加，但開采的集中層卻會因此而降低。相對來說，該種開采方式來說，開采時沖擊地壓所產生的危險性要比進行單一煤層開采或分層煤炭開采的方式對沖擊地壓的危險性大很多。因此會大大增加開采過程中沖擊地壓的危險系數(shù)。此外，對于效應力產生區(qū)域相對較為集中的煤層來講，在進行開采時煤層是同時需要承受多個面所施加的集中效應力作用的，因此這些區(qū)域也是沖擊地壓事故的多發(fā)區(qū)域。例如南屯93號煤礦4號在開采中發(fā)現(xiàn)煤礦的中間層與回風層以及運輸層之間的距離分別為60m和91m，而開采時煤礦層的平均厚度為5.21m，因此可以判定煤礦的中間層與回風層的煤柱臨界寬度正處于開采中沖擊地壓事故危險的范圍內，也是最容易出現(xiàn)沖擊地壓的區(qū)域。

3煤礦沖擊地壓的防治技術

提高煤炭開采技術，規(guī)避危險是目前煤炭開采事業(yè)發(fā)展的目標。因此，相關部門工作人員針對南屯煤礦沖擊地壓的具體情況制定出了兩點可行性較強的技術措施。具體內容如下：

3.1煤礦沖擊傾向預測技術

針對于上述南屯煤礦沖擊地壓現(xiàn)象分析，首先要做好煤炭傾向沖擊壓力的預測，同時對煤礦層周圍巖石的軟硬程度進行判定，這是目前我國煤礦開采中應用最為廣泛的預防煤礦沖擊地壓防治技術。普遍來講，煤炭開采時所產生的沖擊地壓主要是由煤炭內部所產生的各介質及破壞能力和屬性引發(fā)的。因此，為了防治煤炭開采中沖擊地壓所帶來的危害，我國煤炭科學總院北京巖石力學開采實驗室針對南屯煤礦煤層的具體情況進行了分析研究，并根據(jù)分析所得的結果準確地判定出了該煤礦是具有很強的沖擊地壓傾向性的并針對此制定出了解決問題的辦法，確保了煤炭開采的安全。

3.2鉆孔卸壓技術

針對南屯煤礦的實際開采情況，相關部門負責人制定出了鉆孔卸壓技術來釋放出煤質中積聚的大量彈性能力。一般而言，在煤炭開采時煤質在開采過程中通常都會受到較大壓力作用，因此針對此情況最有效的方法就是采用鉆孔卸壓將煤礦周圍作用于巖石上的高效應力向卸壓層以外的區(qū)域內進行轉移。使煤炭層自身的彈性能力不足以達到沖擊地壓的強度。需要注意的是：在鉆孔時要采用TXU-75型號的鉆機打卸壓鉆孔，同時選用鉆桿長度為1.5m，鉆頭直徑為115mm的鉆機進行作業(yè)。同時鉆孔的有效距離要保持在3m范圍內，打孔的深度不能小于10m，且孔距離底板距離不能小于1.2m，呈單排布局方式排列，以最大限度確保煤炭開采安全。

4結語

綜上所述，煤炭開采中沖擊地壓所造成的影響是十分嚴重的。因此，要根據(jù)煤炭開采現(xiàn)場的實際情況，制定出具體的防治沖擊地壓技術措施，有效保障煤炭開采工的安全，促進煤炭開采事業(yè)長期有效發(fā)展。

參考文獻

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