煤礦沖擊地壓發(fā)生機(jī)理與防治技術(shù)的研究

張建平

摘 要：各種各樣的沖擊礦井，因?yàn)殚_采條件和地質(zhì)條件是不同的，在預(yù)防控制沖擊地壓中，需要從評估煤礦開采前的沖擊傾向性、監(jiān)測預(yù)警開采過程以及沖擊地壓的防治和解危著手，有針對性的采用有效的防護(hù)策略。本文主要介紹了煤礦沖擊地壓的發(fā)生機(jī)理，而且提出了煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)，希望可以為有需要的人提供參考意見。

關(guān)鍵詞：煤礦沖擊地壓；發(fā)生機(jī)理；防治技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.062

近年來，隨著煤礦開采深度的不斷上升，沖擊地壓的顯現(xiàn)也會更加顯著，危害越來越大，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。為了從根本上實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的安全性和可靠性，重視沖擊地壓防治技術(shù)探究是最關(guān)鍵的。因此，相關(guān)部門必須要積極探索更多先進(jìn)的沖擊地壓防治技術(shù)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦沖擊地壓的發(fā)生機(jī)理

通常，煤礦沖擊地壓的發(fā)生都是有一些條件的，是煤層以及應(yīng)力等共同影響的結(jié)果。沖擊地壓出現(xiàn)的主要條件是煤巖體，具備較強(qiáng)的沖擊傾向性。煤巖體積累的彈性應(yīng)變能可以釋放的足夠空間是發(fā)生沖擊地壓的前提條件，而出現(xiàn)沖擊地壓的誘發(fā)條件是煤巖體積累能量的應(yīng)力加載。必須要兼具以上這些條件，才有可能出現(xiàn)沖擊地壓。結(jié)合煤巖沖擊失去穩(wěn)定性的物理特點(diǎn)，可以將沖擊地壓劃分為三大類，一是巖爆型沖擊地壓，二是頂板垮落型沖擊地壓，三是構(gòu)造型沖擊地壓。[1]首先，巖爆型沖擊地壓主要是指煤巖體一直積累彈性應(yīng)變能，在能量上升到煤巖的最大承載力時，煤巖就會出現(xiàn)瞬間爆炸的情況，其具體表現(xiàn)是彈射以及拋出媒體。然后，頂板垮落性沖擊地壓，主要是指推過回采工作面后，上部較厚而硬度較高的頂板始終沒有垮落，在懸頂面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值時，頂板瞬間出現(xiàn)折斷而造成的沖擊波強(qiáng)烈性損壞。最后，構(gòu)造型沖擊地壓通常出現(xiàn)在構(gòu)造條件相當(dāng)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，因?yàn)闃?gòu)造應(yīng)力過于集中導(dǎo)致的煤巖失去穩(wěn)定性沖擊損壞。[2]從外，結(jié)合不同的出現(xiàn)位置，能夠?qū)_擊地壓劃分為兩大類，一是掘進(jìn)沖擊地壓，二是回采沖擊地壓。首先，掘進(jìn)沖進(jìn)地壓通常出現(xiàn)在巷道掘進(jìn)中，與巷道的布局位置以及布局方法存在聯(lián)系。其次，回采沖擊地壓出現(xiàn)在回采工作面的推進(jìn)中，一般和回采工作面的回采時間以及長度存在聯(lián)系。

2 煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)

煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)必須要實(shí)現(xiàn)兩大目標(biāo)：其一，減少應(yīng)力作用的集中，及時將高峰應(yīng)力區(qū)域的力量向其他的位置轉(zhuǎn)移；其二，利用改善巖石的使用性能，減少沖擊地壓中所釋放出的能量，進(jìn)而減少因?yàn)闆_擊地壓對煤場造成的危害。主要防治技術(shù)體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 煤礦沖擊地壓的實(shí)質(zhì)性策略

合理制定開采計(jì)劃。在采煤技術(shù)日益進(jìn)步的背景下，新采區(qū)所開展的開采工作必須要合理制定計(jì)劃，不管是開采技術(shù)還是開采順序都必須要與有關(guān)規(guī)范相符合，防止使煤柱長期處在容易應(yīng)力集中的狀況，這樣有助于后續(xù)工作的正常進(jìn)行。采煤計(jì)劃的關(guān)鍵點(diǎn)是深井中的回風(fēng)平巷，其挖掘水平關(guān)乎到煤礦內(nèi)部的可靠性?？茖W(xué)的回風(fēng)平巷必須要順著采空區(qū)域進(jìn)行挖掘，在采煤中一旦發(fā)現(xiàn)所挖掘的回風(fēng)平巷無法滿足需求，必須要再次明確挖掘的最佳地點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)選擇煤柱周圍，防止各個方向的支撐力造成煤柱添加其他的壓力。如果采煤區(qū)較為安全，可以盡可能擴(kuò)大挖掘的面積，禁止出現(xiàn)殘留的煤柱。在尚未處理煤柱前不能在應(yīng)力集中位置開展各項(xiàng)挖掘工作。[3]深部挖掘較難時，盡可能不要在同一時間在兩邊進(jìn)行采煤，而且還要在最大限度上降低對地下巖層的損壞。

2.2 確保煤層中含有的水分合格

有些煤層因?yàn)橛捕容^高而導(dǎo)致塑性不強(qiáng)，收縮性較弱，一旦外界壓力達(dá)到規(guī)定的巖層往往就會存在崩潰的情況，所以在平時的采煤過程中必須要注入適量的水。水分既可以優(yōu)化煤層結(jié)構(gòu)，又可以加強(qiáng)煤層塑性，在確保煤層具有一定強(qiáng)度的同時，還能夠降低沖擊地壓對煤礦造成的破壞，將適量的水注入煤層時，也會減少沖擊等級。此外，通過注水還可以減少應(yīng)力高峰區(qū)域的數(shù)值，將集中在一起的應(yīng)力向附近進(jìn)行轉(zhuǎn)移，減少采煤的風(fēng)險系數(shù)。

2.3 增強(qiáng)巷道的支護(hù)

巷道在采煤過程中起到至關(guān)重要的作用，增強(qiáng)頂?shù)装宓募庸谭绞绞嵌嘣?，主要有拱形支架支護(hù)以及頂幫網(wǎng)索支護(hù)等等，這樣除了可以確保支護(hù)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，還可以方便采煤工作的正常進(jìn)行。[4]在巷道加固工作開展前，必須要了解煤礦地質(zhì)條件，重視預(yù)測以及監(jiān)測，尤其是受到?jīng)_擊地壓干擾的地區(qū)，對各種巷道或者巷道的每個時間段，都必須要采取有效的強(qiáng)支護(hù)方法，這樣在很大程度上能夠降低沖擊地壓的出現(xiàn)次數(shù)以及強(qiáng)度。

2.4 沖擊地壓的解危策略

所謂的解危策略，主要是指對有可能出現(xiàn)沖擊地壓的地區(qū)采取有效的策略，但沖擊地壓出現(xiàn)以在第一時間采取有效的應(yīng)對措施，也就是振動爆破。這種類型的爆破是指使應(yīng)力的集中地區(qū)受到來自振動波的干擾，引起小型的沖擊地壓，將煤巖體的所有能量釋放出來，防止出現(xiàn)大型的事故。而沖擊地壓的常見解危策略是組建一支高素質(zhì)的防治沖擊地壓團(tuán)隊(duì)。合理的采煤工作，需要從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)最新的采煤技術(shù)，提升生產(chǎn)水平。更加關(guān)鍵的是加強(qiáng)安全防范意識，注重培養(yǎng)專業(yè)的創(chuàng)新型防治沖擊地壓人才。[5]對于煤礦企業(yè)來說，必須要結(jié)合職工的具體情況，科學(xué)制定防治沖擊地壓學(xué)習(xí)培訓(xùn)規(guī)劃，提升職工的綜合能力。并且作為工程技術(shù)人員，必須要進(jìn)一步增強(qiáng)對沖擊地壓防治技術(shù)的探索，重視施工現(xiàn)場監(jiān)管，培養(yǎng)他們的安全意識和加強(qiáng)防范專業(yè)技能，進(jìn)而以提升人們的專業(yè)素質(zhì)而降低由于沖擊地壓導(dǎo)致的破壞。

3 結(jié)語

總而言之，對礦井安全生產(chǎn)造成影響的主要因素是沖擊地壓。然而因?yàn)闆_擊地壓具有一定的不確定性以及突發(fā)性，使得沖擊地壓預(yù)防工作難度加大。因此，煤礦企業(yè)必須要針對沖擊地壓的發(fā)生制定有效的防護(hù)措施，只有這樣才可以更好地保證礦井安全生產(chǎn)，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)的穩(wěn)定有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高偉林.煤礦沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及安全防治措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（20）：110+117.

[2]楊亞帆.煤礦沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及防治措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（19）：21-22.

[3]宮健山.沖擊地壓發(fā)生機(jī)理與防治技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（14）：95+118.

[4]朱斯陶.特厚煤層開采沖擊地壓機(jī)理與防治研究[D].北京科技大學(xué)，2017.

[5]史先鋒.復(fù)雜條件下特厚煤層動力災(zāi)害防治研究[D].北京科技大學(xué)，2017.