我國(guó)煤炭開采中的沖擊地壓機(jī)理和防治

趙冀偉+張選山+馬然然

摘 要：在國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快的時(shí)代背景之下，各行業(yè)對(duì)煤炭資源的需求量不斷增加，為此必須加強(qiáng)對(duì)煤炭資源的開展工作。而就煤炭資源開采過程來看，受各地地質(zhì)條件及礦場(chǎng)規(guī)模等影響，很容易出現(xiàn)沖擊低壓?jiǎn)栴}，嚴(yán)重威脅了相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)此，筆者在參考相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)之上，從煤礦開采中沖擊地壓的機(jī)理入手，簡(jiǎn)要闡述了幾點(diǎn)有關(guān)防止沖擊地壓災(zāi)害的個(gè)人見解，以供業(yè)界同仁參考。

關(guān)鍵詞：煤炭開采；沖擊地壓；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.067

1 煤礦開采中沖擊地壓機(jī)理

我國(guó)作為產(chǎn)煤大國(guó)，沖擊地壓發(fā)生概率一直處在較高的位置。相關(guān)部門為研究沖擊地壓機(jī)理及其對(duì)應(yīng)的防治措施，投入了大量的人力物力資源。就國(guó)內(nèi)沖擊地壓機(jī)理研究來看，主要基于彈塑性以及相關(guān)穩(wěn)定性理論來開展相應(yīng)的研究工作，其研究方向主要有以下三大方面：其一，以煤炭巖層的實(shí)際特征為入手點(diǎn)，對(duì)其巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并著重探究其在巖層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)傾向后的破壞情況以及對(duì)礦井的具體影響，探究其出現(xiàn)失穩(wěn)問題的各類原因，同時(shí)落實(shí)對(duì)其整個(gè)失穩(wěn)過程的研究分析。其二，以煤礦開采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)突出區(qū)域的地質(zhì)情況研究為入手點(diǎn)，對(duì)其地質(zhì)構(gòu)造以及臨近區(qū)域的形變進(jìn)行探究分析，重點(diǎn)研究煤巖層交接區(qū)域以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)軟弱部分與發(fā)生沖擊地壓所存在的實(shí)際關(guān)聯(lián)。其三，以煤礦開采過程對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況的影響為切入點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)巖層結(jié)構(gòu)破壞與沖擊地壓間關(guān)系的探究。

就現(xiàn)實(shí)情況來看，雖然國(guó)內(nèi)對(duì)沖擊地壓機(jī)理的研究已經(jīng)歷經(jīng)了較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)也提出了相應(yīng)的研究觀點(diǎn)（如三因素理論等），但現(xiàn)今依舊缺乏能夠直接闡述沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及其對(duì)應(yīng)防止措施的實(shí)證性觀點(diǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)沖擊地壓的研究可以得出，沖擊地壓機(jī)理不能僅僅以一種單一的理論觀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)證分析，需要結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況以及開采過程等的影響，有針對(duì)性的對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)分析，也只有這樣才能夠從根本上保證所得出沖擊地壓機(jī)理的有效性與權(quán)威性。

2 不同類別沖擊地壓的防治

就煤礦開采過程中沖擊地壓的類別來看，主要可分為煤體壓縮性沖擊地壓、頂板斷裂型沖擊地壓兩大類。其中，前者的防治主要可采用改善礦場(chǎng)開采區(qū)域應(yīng)力分布的方式，提高煤體的穩(wěn)定性。可以在煤層中灌注適宜數(shù)量的水分，再選用具有較強(qiáng)適宜性的方式進(jìn)行泄壓爆破。通過注水，能夠改變?cè)久后w的形狀特征，可以有效提高煤巖層的穩(wěn)定性。還可以通過機(jī)械震蕩的方式促使原本煤巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫，前者也能夠在一定程度上改善煤巖層特性，這些都是現(xiàn)今國(guó)內(nèi)防治煤體壓縮性沖擊地壓的主要手段。而就頂板斷裂型沖擊地壓來看，其發(fā)生原因主要為頂板支撐力的缺乏，尤其是在煤礦采空區(qū)，如果不及時(shí)進(jìn)行支護(hù)與加固，就會(huì)降低原本結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對(duì)該類沖擊地壓，首先可以選擇開采解放層的方式，改變?cè)忻禾块_采的流程，確保其頂板斷裂方式發(fā)生改變。而當(dāng)不存在可開采解放的煤層時(shí)，可在充分掌握其解放范圍的基礎(chǔ)之上，選用人為干預(yù)開采解放沖擊地壓的方式（如選用高壓水射流鉆孔割縫技術(shù)切割鉆孔）實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)煤層的結(jié)構(gòu)的解放。

3 沖擊地壓的綜合防治措施

綜合防治可以說是緩解沖擊地壓最為基本的途徑。在對(duì)煤礦開采過程進(jìn)行綜合防治時(shí)，首先需要以煤礦生產(chǎn)作業(yè)實(shí)況為著力點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)開采過程的有效分析，并將科學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合防治以及生產(chǎn)過程管理進(jìn)行系統(tǒng)整合，構(gòu)建起較為完善的沖擊地壓防治體系，并針對(duì)所存在可能導(dǎo)致沖擊地壓的各類誘因，制定出具有較強(qiáng)針對(duì)性的防治對(duì)策。根據(jù)《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》中相關(guān)要求，必須加強(qiáng)相應(yīng)的采礦現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及相關(guān)沖擊地壓理論的研究以及煤礦開采區(qū)地質(zhì)條件的評(píng)估與分析工作，以此在盡可能避免沖擊地壓?jiǎn)栴}的同時(shí)，為煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)給以充分的保障。

就現(xiàn)實(shí)情況來看，雖然綜合防治能夠大幅度降低煤炭開采過程中沖擊地壓的發(fā)生幾率，但仍然可能出現(xiàn)沖擊地壓?jiǎn)栴}，在沖擊地壓災(zāi)害不可控制的情況下，必須盡可能降低其發(fā)生的規(guī)模與對(duì)礦區(qū)的危害程度。為此，通常需要在程序上規(guī)定沖擊地壓防治的具體步驟、內(nèi)容以及相應(yīng)的管理要求，預(yù)先對(duì)開采區(qū)沖擊危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，并加強(qiáng)對(duì)開采過程的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，編制具有較強(qiáng)針對(duì)性的沖擊地壓防治技術(shù)應(yīng)用計(jì)劃及流程，盡可能做好沖擊地壓防治技術(shù)應(yīng)用的管理工作。此外，在發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害概率較大的情況下，還需要制定專項(xiàng)作業(yè)方案，確保所選用治理方案與煤礦地質(zhì)特征的相符性，以此盡可能將沖擊地壓災(zāi)害控制在較小的范圍之內(nèi)。此外，煤礦企業(yè)及相關(guān)研究人員還需要加強(qiáng)對(duì)煤礦開采作業(yè)過程沖擊地壓?jiǎn)栴}的總結(jié)與分析工作，結(jié)合實(shí)際案例整合出具有較強(qiáng)實(shí)踐性的預(yù)防辦法以及相應(yīng)的管理機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)各類新型防治措施的研究與試驗(yàn)，以此提高對(duì)沖擊地壓的防治效果。

總而言之，在國(guó)內(nèi)煤炭需求量不斷增加的背景之下，為保障煤炭開采過程的安全性，必須加強(qiáng)對(duì)沖擊地壓機(jī)理的研究工作，并結(jié)合相關(guān)作用機(jī)理，制定出具有較強(qiáng)適宜性的防治措施，切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)防治與管理工作，繼而在保護(hù)相關(guān)人員生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，進(jìn)一步提高沖擊地壓防治的實(shí)際成效。

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作者簡(jiǎn)介：趙冀偉（1996-），男，河北邯鄲人，本科。endprint