煤礦沖擊地壓技術(shù)研究與探討

褚福橋

（山東能源集團(tuán)有限公司，濟南250014）

煤礦沖擊地壓技術(shù)研究與探討

褚福橋

（山東能源集團(tuán)有限公司，濟南250014）

隨著我國煤炭開采深度和開采量的增加，沖擊地壓發(fā)生的頻率越來越高，災(zāi)害損失越來越嚴(yán)重。近年來，我國正在加大沖擊地壓技術(shù)的防治研究。論文將簡述我國沖擊地壓治理現(xiàn)狀，分析國內(nèi)沖壓防治的問題所在；并結(jié)合國外先進(jìn)防治經(jīng)驗——波蘭沖擊地壓防治管理，提出改善我國沖擊地壓防治的措施，以有效避免煤礦沖擊地壓，減少煤礦災(zāi)害。

煤礦；沖擊地壓；技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.158

1 引言

根據(jù)國內(nèi)外煤礦開采實踐研究發(fā)現(xiàn)，沖擊地壓是在煤礦開采過程中經(jīng)常發(fā)生的一種災(zāi)害，它發(fā)生的頻率與煤礦的開采深度密切相關(guān)。20世紀(jì)80年代，國外產(chǎn)煤國家開始采取深度煤礦開采，各國開采深度如表1所示。隨著煤礦開采深度的增加，沖擊地壓越來越嚴(yán)重，如德國近一半煤層存在沖擊危險，波蘭超過一半有沖擊傾向。相比之下，1980年我國遭受相同沖擊的煤礦（開采深度僅為280m）僅為全國1/5[1]。

表1 20世紀(jì)80年代各國開采深度對比表m

隨著近年來我國煤礦資源需求的劇增，國內(nèi)煤礦開采力度大大提升，開采深度不斷延伸，煤礦發(fā)生沖擊地壓的概率也在增加。現(xiàn)階段，我國大中型煤礦的開采深度大約在700m左右，一些煤礦深度可達(dá)1500m。采礦深度在不斷增加，沖擊地壓導(dǎo)致的災(zāi)難事故也在不斷增加，2009—2014年間，大同、華亭、撫順等煤礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生頻繁，使我國逐漸成為沖擊地壓頻發(fā)的國家之一。

顯然，伴隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國煤礦需求量日益劇增，煤礦開采深度也將不斷增加，沖擊地壓危害將成為煤礦開采的重大威脅。因此，我國越來越重視沖擊地壓的防治研究，為采礦產(chǎn)業(yè)的安全提供有力保障。

2 我國煤礦沖擊地壓技術(shù)研究現(xiàn)狀

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，我國煤礦開采深度的年均增加速度在10～15m，深部開采礦區(qū)為全國煤礦的主要方式。截至2015年年底，我國沖擊地壓煤礦已超過100個，特別是山東能源集團(tuán)華豐煤礦、新巨龍煤礦、唐口煤礦等較大型煤礦，其開采深度大，沖擊地壓發(fā)生頻率高，所受損害也較為嚴(yán)重。

在煤礦沖擊地壓防治方面，我國仍存在許多問題。首先，在安全投入方面，受到體制改革等多方影響，針對煤礦安全的投入存在很大的不足，在煤礦沖擊地壓綜合防治方面的投入不夠，且由于其防治的研究難度較大，投資較高，回報具有很大的不確定性，企業(yè)對其投資也較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖擊地壓防治課題研究的資金需求。

3 波蘭沖擊地壓的防治經(jīng)驗

波蘭是較早進(jìn)行沖擊地壓防治研究的國家，現(xiàn)已形成一套較完善的沖擊地壓防治體系，有效降低了沖壓的危害，對我國沖擊地壓的防治具有借鑒意義?，F(xiàn)對波蘭的沖擊地壓防治經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)。

3.1 管理體系方面

波蘭在管理體系構(gòu)建方面，制定了《波蘭采礦法》《地質(zhì)礦山法》以及沖擊地壓防治相關(guān)限定法律法規(guī)。在礦山管理單位專門設(shè)立沖擊地壓的監(jiān)管機構(gòu)，并成立相應(yīng)的煤礦開采技術(shù)實施監(jiān)測專家組，對沖擊地壓技術(shù)進(jìn)行專門的監(jiān)測。

3.2 監(jiān)測裝備和技術(shù)方面

波蘭的沖擊地壓監(jiān)測裝備較為先進(jìn)。隨著礦采程度的增加，對監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求不斷變化，其更新?lián)Q代速度很快。波蘭常用的監(jiān)測設(shè)備有定位震源和震級的微地震監(jiān)測系統(tǒng)、利用反射原理的地音監(jiān)測系統(tǒng)、利用透視原理監(jiān)測周邊巖層的地層CT透視技術(shù)等[2]。

3.3 評價技術(shù)方面

波蘭評價技術(shù)管理方面比較嚴(yán)格。在煤礦開采前期，就要求煤礦技術(shù)人員對沖擊地壓進(jìn)行專家評價，預(yù)測其損失程度，并制定相應(yīng)的防治措施，報送相關(guān)部門審查，相關(guān)部門將聘請專家對其方案、措施進(jìn)行謹(jǐn)慎審查，經(jīng)過調(diào)整上報省級管理局進(jìn)行進(jìn)一步審查。一般常用微震監(jiān)測、地音監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測等方法完成監(jiān)測評價。

3.4 沖擊地壓管理方面

沖擊地壓管理主要是針對煤礦開采現(xiàn)場的管理。首先，由煤礦企業(yè)設(shè)立專門的沖擊地壓監(jiān)測團(tuán)隊，對開采中的沖擊地壓進(jìn)行專門的監(jiān)測和治理；并將沖擊地壓調(diào)度同生產(chǎn)調(diào)度的重要性等同，在調(diào)度室設(shè)立監(jiān)測平臺；然后，由監(jiān)測團(tuán)隊記錄沖擊地壓相關(guān)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)能量較大的情況時需上報，并保證人員及時撤離。

3.5 沖擊地壓防治方面

波蘭在煤礦沖擊地壓防治方面遵循了預(yù)防為主，綜合防治的原則，將沖擊地壓防治分為2個階段。第一個階段，即短期防治階段，主要的防治方法包括開采工藝的調(diào)整，利用高壓注水、斷頂斷底等方法緩解地下區(qū)域壓力，圍繞“預(yù)防為主”的原則，預(yù)先對沖擊地壓多發(fā)區(qū)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行完善。

4 我國煤礦沖擊地壓技術(shù)

4.1 完善沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警

監(jiān)測預(yù)警是沖擊地壓防治的重要途徑，我們應(yīng)吸取波蘭“預(yù)防為主”的防治原則，利用監(jiān)測設(shè)備對其提前監(jiān)測預(yù)警，以保證有充足的時間調(diào)整方案，降低企業(yè)財產(chǎn)損失和人員傷亡?？梢圆捎秒姶泡椛浞A(yù)測煤礦周邊巖石災(zāi)害發(fā)生的動力情況，還可以對制定的沖擊地壓防治措施的預(yù)期效益進(jìn)行檢驗[3]。這種方法主要是利用應(yīng)力集中區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)的對電磁強度的影響進(jìn)行監(jiān)測，并對輻射超過標(biāo)準(zhǔn)值的區(qū)域進(jìn)行卸壓處理。

4.2 制定合理的開采部署

合理的開采布局是影響深礦開采安全的重要因素之一。在要進(jìn)行深度開采的新區(qū)域要制定合理的開采布局，確定開采區(qū)域順序，防治煤柱區(qū)域的產(chǎn)生；確定工作面回風(fēng)平巷應(yīng)力方向，沿空掘巷；在開采煤礦時盡量多開采上部煤層，避免出面煤柱，降低煤礦開采量；深部開采應(yīng)采取巖石下山方式。

4.3 預(yù)先卸壓

預(yù)先卸壓的方法很多，常用的方法為煤層注水。煤層注水是一種通過改變煤礦自身結(jié)構(gòu)降低沖擊地壓的方式。注水將軟化煤層，降低煤體的強度，同時，降低支承壓力的峰值，改變煤體的應(yīng)力狀態(tài)，從而達(dá)到減少沖擊地壓的效果。

4.4 嚴(yán)格控制保護(hù)層

我國煤礦安全相關(guān)法規(guī)規(guī)定，開采煤層時，要先對不存在沖擊地壓或沖擊地壓較小的煤層進(jìn)行開采，作為開采保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)的煤礦開采能夠緩解周邊煤層的沖擊地壓。因為保護(hù)區(qū)開采后，其周邊應(yīng)力降低，因此，其沖擊較小。

5 結(jié)語

波蘭是世界上深部開采沖擊地壓危險嚴(yán)重的國家之一，其經(jīng)過數(shù)十年的經(jīng)驗積累和防治實踐，在沖擊地壓方面已取得了一定的成效。論文針對我國煤礦沖擊地壓問題，結(jié)合波蘭經(jīng)驗，提出完善沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警、制定合理開采部署、采用煤層注水預(yù)先卸壓等措施，有效防治沖擊地壓，以保證煤礦開采的安全，為我國安全礦采提供借鑒。

【1】竇林名,趙從國,楊思光.煤礦開采沖擊礦壓災(zāi)害防治[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

【2】姜福興,楊淑華,成云海,等.煤礦沖擊地壓的微地震監(jiān)測研究[J].地球物理學(xué)報，2012,49(5):67-68.

【3】冀貞文,孫春江,姜福興.波蘭煤礦沖擊地壓防治技術(shù)現(xiàn)狀及分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012,36(1):11-13.

Research and Discussion on Rockburst Technology in Coal Mine

CHU Fu-qiao
（Shandong Energy Group Co.Ltd.,Ji'nan 250014,China）

With the increasing coal mining depth and exploitation amount in China,the rock burst occurs more and more frequently,and the disaster loss is more and more serious.In recent years,our country is strengthening the research into rock burst prevention and control technology. This paper will briefly introduces the status of rock burst treatment in our country,and analyzes problems in domestic rock burst prevention and control.Combined with foreign advanced experience—rock burst prevention and control management in Poland,it puts forward measures to improve rock burst prevention and control,to effectively prevent rock burst in coal mine and reduce the coal mine disasters.

coal mine;rock burst;technology

TD324

A

1007-9467（2016）11-0126-02

2016-10-13

褚福橋（1974～），男，山東棗莊人，工程師，從事礦山開采技術(shù)研究。