沖擊地壓防治關(guān)鍵技術(shù)分析

摘 要：本文介紹了沖擊地壓防治的理論及技術(shù)，闡述了沖擊地壓防治體系及其體系中的開采方案優(yōu)化、開采前危險性評估及防沖預(yù)處理，開采中的監(jiān)測預(yù)警、危險性檢測、危險區(qū)解危及安全管理等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓；防治技術(shù)；地壓防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.235

1 引言

沖擊地壓的存在嚴重威脅著礦井生產(chǎn)安全，沖擊地壓隨著開采深度的增加呈現(xiàn)出越來越嚴重的趨勢，整體上來看，開采深度越大，沖擊地壓引發(fā)的災(zāi)害越嚴重。我國煤礦對于沖擊地壓的防止效果與技術(shù)發(fā)展不協(xié)調(diào)，并非所有礦山都建立了完善的沖擊地壓災(zāi)害防治體系。

根據(jù)沖擊地壓的防治現(xiàn)狀把煤礦分成三種：1.曾發(fā)生過沖擊地壓災(zāi)害的礦井，且已經(jīng)建立了防沖體系；2.臨界地壓沖擊礦井，該類礦井常有小的地壓沖擊，發(fā)生機理不知，對于防沖體系的建立不夠重視，也沒有建立防沖體系；3.有沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生危險，但由于資金及技術(shù)原因未建立防沖體系的小礦井、老礦井。

2 沖擊地壓防治理論

沖擊地壓的發(fā)生機理至今沒有一套成熟完善的理論研究機理，導(dǎo)致了沖擊地壓防治難度的增大，防治過程中存在一定的盲目性。礦井在對于沖擊地壓災(zāi)害的認識上存在兩種極端：第一種是不重視沖擊地壓的防治，對其采取不治理態(tài)度。第二種是全面治理，建立多種防治體系，管理混亂，沒有針對性，資金投入增大卻效率低下。結(jié)合最新的理論研究及實際的防治效果，本文總結(jié)出了如下幾個沖擊地壓防治理論。

（1）確定沖擊地壓與礦震之間的關(guān)系。礦震指的是因為礦區(qū)內(nèi)巖層的斷裂、構(gòu)造活化、礦柱破碎和采動塌陷等原因造成的礦區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)震感的現(xiàn)象。沖擊地壓指的是巷道四周及采場承壓變形、破壞從而發(fā)生災(zāi)害的現(xiàn)象。沖擊地壓可以誘發(fā)礦震現(xiàn)象的發(fā)生，強烈的礦震也可以誘發(fā)沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。微震指的是因為開采而引發(fā)的圍巖破壞移動現(xiàn)象。綜上所述，防治原發(fā)性的礦震可行性是很低的，防治巷道及采場的沖擊地壓災(zāi)害是可行的。能區(qū)分沖擊地壓和礦震的區(qū)別后，就可以制定相應(yīng)的開采方案、卸壓及檢測方案。

（2）應(yīng)用“上盤巖層空間結(jié)構(gòu)理論”對動力災(zāi)害區(qū)域進行劃定、預(yù)判。礦井進行深部開采時，影響采場應(yīng)力分布的巖層范圍超出了基本頂和直接頂?shù)姆秶藭r需要用到上覆巖層的空間結(jié)構(gòu)理論來對采場周圍的應(yīng)力分布進行分析研究。巖層的多層結(jié)構(gòu)往往誘發(fā)多次的礦震和沖擊。

（3）應(yīng)用“水平應(yīng)力突變理論”來預(yù)測礦震及其引發(fā)的沖擊地壓。在頂板有堅硬巖層的礦井往往容易出現(xiàn)強烈礦震進而引發(fā)沖擊地壓災(zāi)害，這樣的災(zāi)害是難以預(yù)測的。但是可以依據(jù)堅硬巖層的水平應(yīng)力變化來預(yù)判礦震可能發(fā)生的位置。

（4）應(yīng)用“采動應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力耦合理論”對區(qū)域性動力災(zāi)害進行預(yù)測。斷層、相變構(gòu)造是與大量的動力災(zāi)害有關(guān)的，且是因為采動應(yīng)力誘發(fā)的，故做好地質(zhì)勘查是防治沖擊地壓的基礎(chǔ)。

（5）應(yīng)用“靜-動應(yīng)力場理論”來評價預(yù)測危險區(qū)及對工作面巷道進行合理布置。相鄰采空區(qū)上部的高應(yīng)力位巖層可將地壓傳導(dǎo)到遠處的側(cè)向煤體，且所形成的應(yīng)力場不會受到工作面的開采影響，即該應(yīng)力場不隨工作面的變化而變化，該應(yīng)力場成為靜應(yīng)力場。若巷道口所在位置的應(yīng)力到了沖擊臨界值，則在該區(qū)域中的巷道將存在沖擊地壓發(fā)生的危險。工作面長度及礦柱的寬度決定了沖擊地壓發(fā)生的概率。

（6）應(yīng)用“膨脹沖擊理論”作為厚及特厚煤層地壓災(zāi)害防治的理論基礎(chǔ)。厚及特厚煤層、軟煤層及高瓦斯煤層地壓災(zāi)害防治及評估的理論研究尚處于起步階段。但是經(jīng)過大量數(shù)據(jù)分析后可以發(fā)現(xiàn)，厚及特厚煤層開采破裂之后，因其體積膨脹出現(xiàn)了“應(yīng)力集中和應(yīng)力均化”現(xiàn)象，這是導(dǎo)致發(fā)生大范圍、大強度沖擊地壓發(fā)生的重要原因。

3 沖擊地壓防治關(guān)鍵技術(shù)體系

沖擊地壓防治的關(guān)鍵在于建立一套成熟的防治體系，體系不完善或是缺少環(huán)節(jié)就容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。沖擊地壓防治技術(shù)體系中有7個重要環(huán)節(jié)是必不可少的：1.以防沖為基礎(chǔ)進行開采方案優(yōu)化；2.開采之前對沖擊地壓井下危險性評估；3.開采前對危險區(qū)域進行防沖預(yù)處理；4.開采中建立檢測報警系統(tǒng)；5.危險區(qū)域卸壓解危及其效果檢驗；6.施工工作面的施工安全管理；7.防治經(jīng)驗總結(jié)。

基于以上7個重要環(huán)節(jié)構(gòu)建三個防沖體系和一個防沖流程，三個防沖體系是指：防沖人員組織體系、技術(shù)人員及設(shè)備體系、管理制度體系，一個防沖流程指閉環(huán)式的工作流程。要重點做到強檢測、強防護及強卸壓。

4 結(jié)論

沖擊地壓及礦震引發(fā)的煤與瓦斯突出等次生災(zāi)害是導(dǎo)致煤礦發(fā)生群死群傷事故的重要災(zāi)害之一，沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生的原因復(fù)雜，其發(fā)生機理及相應(yīng)的防治技術(shù)還沒得到完善，是一個世界性難題。隨著礦井開采范圍及深度的增加，沖擊地壓發(fā)生的程度及其帶來的災(zāi)害程度也隨著增加，對于防治技術(shù)及措施要求也越來越嚴格。絕大部分煤礦只要相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)能重視起，措施制定到位，管理合理，技術(shù)人員及相關(guān)設(shè)備投入到位，沖擊地壓災(zāi)害是可以得到很好控制的。對于超深井、急傾斜井、巨厚煤層、地應(yīng)力異常等特殊沖擊地壓防治體系，有待進行進一步研究。

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