淺談煤層沖擊地壓的成因與防治

曾祥利　李國偉　程傳超

摘 要：通過生產(chǎn)實踐，對沖擊地壓發(fā)生的原因和基本條件形成初步認(rèn)識，對沖擊地壓的預(yù)測、預(yù)報和防治進行初步，分析沖地壓的成因和防治，以避免和減輕沖地壓給安全生產(chǎn)造成的威脅

關(guān)鍵詞：沖擊地壓；成因；防治

煤礦經(jīng)過多年的開采，生產(chǎn)作業(yè)進入礦井深部后，隨著采深的增加，沖擊地壓問題會越來越顯突出，給安全生產(chǎn)帶來巨大威脅。因此，了解沖擊地壓的成因，在生產(chǎn)中深入了解和掌握沖擊地壓的活動規(guī)律，做好預(yù)測預(yù)報和防治措施工作，應(yīng)是煤礦今后安全管理的重點。

1 沖擊地壓發(fā)生的成因

1.1 煤層本身具有強烈的沖擊傾向性

與煤層的爆炸性、自燃傾向性一樣，發(fā)生沖擊地壓的煤層具有沖擊傾向。煤層本身彈性高，含水率低，在高應(yīng)力壓縮下，積存了較多的彈性能，頂板為中等以上硬度，具有沖擊傾向性，因此具備了產(chǎn)生沖擊地壓的客觀因素。

1.2 開采深度

隨著開采深度的增加，煤層承受上部巖層的壓力越來越大，煤層本身的應(yīng)力越來越高，沖擊地壓的發(fā)生頻率也會隨之升高。與發(fā)生各種災(zāi)害的條件均有一定的臨界值一樣，個發(fā)生沖擊地壓的礦井都存在著始發(fā)臨界深度的問題，不同地質(zhì)與開采條件的沖擊地壓其臨界深度不同。

1.3 圍巖條件

特別是煤層的頂?shù)装宓膸r性和厚度與沖擊地壓的發(fā)生有著密切的關(guān)系，沖擊煤層的頂板大多都是厚層的砂巖、灰?guī)r、礫巖等，其完整性強，在大面積懸頂下，不僅本身能積蓄彈性能而且使煤體承受強大的壓力，易發(fā)生沖擊地壓。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存條件

沖擊地壓的發(fā)生與地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存條件有關(guān)。在褶曲軸部斷裂帶附近，煤層形態(tài)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，產(chǎn)狀發(fā)生突變處，易形成構(gòu)造應(yīng)力集中。形成能量聚積帶，是發(fā)生沖擊地壓的危險區(qū)。

1.5 孤島采煤

因開采布局、推進方向、開采程序等不合理造成的應(yīng)力集中區(qū)。當(dāng)采掘工作面因施工破壞原始應(yīng)力平衡時，應(yīng)力要重新分布，當(dāng)載體的強度小于重新分到的應(yīng)力時，就會造成大量能量的瞬間釋放，發(fā)生沖擊地壓；煤柱留設(shè)不合理，也會造成沖擊地壓顯現(xiàn)的密集帶。就是由于一、三段先采完形成采空區(qū)，二段開采時四周為采空區(qū)，屬孤島采煤，壓力高度集中集中，在外因力（地震）誘發(fā)下而形成。

2 沖擊地壓預(yù)測預(yù)報

我國對煤層沖擊地壓預(yù)測預(yù)報的方法和手段有很多種：①鉆屑法：是通過在煤體中鉆小直徑鉆孔，根據(jù)鉆孔不同的深度排出的煤粉量，觀測其動力現(xiàn)象，探測應(yīng)力集中情況。②微震法：記錄沖擊礦壓的發(fā)生及卸壓爆破時誘發(fā)的震動，分析震動發(fā)生的趨勢及震動能量變化趨勢，以每日正常接收的信號為依據(jù)，根據(jù)震動信號的多少和震動能量的大小來對沖擊礦壓的危險程度提出預(yù)測預(yù)報。③電磁輻射法：回采初期將電磁輻射測點在上下兩巷每15M設(shè)點均勻布設(shè)，隨工作面推進逐步調(diào)整。當(dāng)工作面上出口與煤柱間距不足100M時，包括整個煤柱范圍內(nèi)逐步補充測點，確保監(jiān)測范圍覆蓋全部存在沖擊危險的區(qū)域，對該區(qū)域測點每天派人監(jiān)測，對電磁輻射數(shù)據(jù)每班進行處理分析，確定是否有沖擊傾向。④常規(guī)礦壓觀測法：工作面上、中、下部布置測線，每班對支柱的初撐力和工作阻力進行觀測，每天對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理分析，掌握頂板動態(tài)。記錄回采過程中頂板變化和壓力移動情況，繪成頂板壓力移動圖，做為預(yù)測、預(yù)報的依據(jù)。

3 沖擊地壓的防治

3.1 改進巷道支護形式

現(xiàn)有的棚式支護很難滿足實際生產(chǎn)需要，由于巷道支護強度低，變形量大，帶來一系列的安全隱患。大力推廣錨桿支護、錨網(wǎng)支護、錨桿配合錨鎖支護，減少或杜絕木棚、混凝土、金屬支架等剛性支護，是避免發(fā)生沖擊地壓事故的基本途徑。棚式等剛性支護為被動支護，不能對巷道施加主動的支撐力。受采煤工作面壓力前移的影響，巷幫頂板被破壞，棚子的損壞，斷面縮小，巷幫頂板移動，巷道基本報廢。錨桿、錨網(wǎng)、錨鎖是組合支護，效果優(yōu)于棚式支護，巷道維護量小，能夠在回采過程中滿足生產(chǎn)需要。對回采工作面兩巷，通風(fēng)、行人及安全有一定保證。

3.2 合理布置工作面、優(yōu)化開采順序

為減少沖擊地壓的危害，開拓巷道和永久硐室不得布置在嚴(yán)重沖擊地壓的煤層中；嚴(yán)重沖擊地壓厚煤層中所有巷道應(yīng)布置在應(yīng)力集中圈外；雙巷掘進時，2條平行巷道之間的煤住不得小于8米，聯(lián)絡(luò)巷道應(yīng)與2條平行巷道垂直。

回采工作面開采期間，一般距工作面100—150米巷道開始變形，支架損壞。隨著工作面移近，頂板壓力逐漸加大，巷道頂板巖層加速下沉。因此按照現(xiàn)有條件對布置工作面要合理論證，使采煤工作面布置做到簡化、合理。

3.3 煤層注水

在煤層內(nèi)注水，可以改變煤層的物理性質(zhì)，減少儲存能量的能力，減少沖擊地壓發(fā)生的幾率和強度。

3.4 加大巷道斷面

加大巷道斷面，可減少沖擊地壓發(fā)生時造成的損失。峻德煤礦9.22沖擊地壓事故，造成死亡8人的嚴(yán)重后果，是由于事故時，巷道斷面小；而富力礦自1998年多次發(fā)生沖擊地壓沒有造成死亡事故，巷道斷面大是一個主要原因。

4 結(jié)論

沖擊地壓是一種自然災(zāi)害，是一個復(fù)雜的技術(shù)問題，因此必須采取針對性的措施，根據(jù)煤質(zhì)層理，地質(zhì)構(gòu)造情況對煤體進行注水、鉆孔、卸壓、進行無煤柱開采。建立建全預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，編制專項措施，掌握煤層的結(jié)構(gòu)特性，地質(zhì)變化條件?？筛鶕?jù)具體實際情況、設(shè)施、人員、技術(shù)、設(shè)備采取適當(dāng)手段，做好煤層沖擊地壓預(yù)測預(yù)報工作，是減少礦壓災(zāi)害，杜絕頂板事故和沖擊地壓事故的有效手段。