淺析煤礦沖擊地壓類型特征及防治方法

魏光健

摘 要：頂板、煤塵、瓦斯、水、火等煤礦諸多災(zāi)害中，“沖擊地壓”給煤礦帶來的危害往往更為嚴(yán)重。作者結(jié)合煤礦生產(chǎn)與安全培訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐，系統(tǒng)總結(jié)煤礦發(fā)生沖擊地壓特征，列出沖擊地壓分類方法，分析沖擊地壓產(chǎn)生原因，提出防治沖擊地壓（下稱防沖）工作方法。對(duì)于煤礦防沖工作，具有有一定的啟發(fā)和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓;類型特征;防治方法

1933年，我國煤礦沖擊地壓最早發(fā)生在撫順勝利煤礦。隨著煤炭開采深度的增加和開采范圍的擴(kuò)大，沖擊地壓事故越來越頻繁，危害越來越大。從安全培訓(xùn)教學(xué)層面講，作為安培教師，必須熟知沖擊地壓概念和內(nèi)含。何謂沖擊地壓？所謂沖擊地壓（亦稱巖爆），是指煤礦井、巷或工作面周圍煤（巖）體，由于“彈性變形能”瞬間釋放而產(chǎn)生突然、劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象。常常伴有煤（巖）高速拋出，瞬間位移，礦塵飛揚(yáng)，響聲巨大、氣浪洶涌等現(xiàn)象。煤礦防沖，必須培訓(xùn)，必須實(shí)踐，必須掌握沖擊地壓分類方法、特征和類型，尤其要熟練掌握和正確運(yùn)用防沖方法。

一、當(dāng)煤礦沖擊地壓顯現(xiàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)哪些讓人記憶深刻、心驚肉跳的特征呢？

（一）突發(fā)性特征。

沖擊地壓發(fā)生前，一般無明顯征兆。突然發(fā)生時(shí)，沖擊過程和沖擊持續(xù)時(shí)間都非常短暫，從幾秒到幾十秒鐘不等。在沖擊地壓發(fā)生之前，沖擊地壓發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度都難以確定。

（二）煤爆性特征。

表現(xiàn)為煤壁爆裂，呈碎塊狀拋射。煤爆沖擊具體表現(xiàn)情況，一是淺部沖擊，發(fā)生在煤層2--6米深度范圍內(nèi);二是深部沖擊，發(fā)生在煤層深處，聲如悶雷，破壞程度有輕有重。煤層沖擊地壓發(fā)生時(shí)，多數(shù)表現(xiàn)為煤塊拋射飛出，少數(shù)表現(xiàn)為幾十平方米整體移出，并伴有巨大響聲、煤（巖）體震動(dòng)、煤（巖）塵飛揚(yáng)和沖擊波。煤層沖擊地壓最為常見，頂板或底板沖擊地壓比較少見。

（三）破壞性特征。

沖擊地壓一旦發(fā)生，往往會(huì)造成煤壁開裂，掉渣片幫，頂板下沉，底板上鼓，溜槽扭曲，煤機(jī)歪倒，支架（柱）折損，巷道堵塞，風(fēng)向改道，礦塵飛揚(yáng)，氣浪沖擊，人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失，（地面）房屋倒塌，煤礦停產(chǎn)等嚴(yán)重后果。

（四）瞬時(shí)震動(dòng)性特征。

沖擊地壓發(fā)生時(shí)，常常伴有巨大、強(qiáng)烈的震動(dòng)和響聲，震級(jí)有時(shí)最高可達(dá)4.3級(jí)，礦井地面方圓數(shù)千米范圍都有明顯震感，震動(dòng)持續(xù)時(shí)間不長，最長不超過幾十秒鐘。

（五）復(fù)雜性特征。

煤礦地質(zhì)及回采技術(shù)方面，幾乎都發(fā)生過沖擊地壓。煤質(zhì)（褐煤除外）層面，采煤深度從200米到1000米，地質(zhì)構(gòu)造從簡單到復(fù)雜，煤層厚度從薄到厚，傾斜角度從水平到急斜，頂板從砂巖、灰?guī)r到油母頁巖等都發(fā)生過沖擊地壓;回采方法層面，不論水采，炮煤，高檔普采，綜采，綜合放頂煤開采，還是采空區(qū)處理（全部垮落法、水力充填法），不論是長壁開采、短壁開采、房柱式開采，還是柱式開采等，也都發(fā)生過沖擊地壓。

特別指出，采用“無煤柱走向長壁”采煤時(shí)，幾乎不會(huì)產(chǎn)生沖擊地壓。

二、目前，如何給煤礦沖擊地壓分類？沖擊地壓類型都有哪些？

（一）根據(jù)煤（巖）體應(yīng)力狀態(tài)分類。

1.重力、應(yīng)力型沖擊地壓。沒有極小構(gòu)造應(yīng)力影響，或有極小構(gòu)造應(yīng)力影響條件下，引起的沖擊地壓。

2.構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓。主要受構(gòu)造應(yīng)力作用而引起的沖擊地壓。

3.中間型或重力構(gòu)造型沖擊地壓。主要受重力和構(gòu)造應(yīng)力共同作用而引起的沖擊地壓。

（二）根據(jù)沖擊地壓顯現(xiàn)強(qiáng)度分類。

1.彈射型沖擊地壓。一些單個(gè)碎塊從處于高應(yīng)力狀態(tài)下煤體或巖體上射落，伴有強(qiáng)烈聲響，這種沖擊地壓屬于微小沖擊地壓。

2.礦震型沖擊地壓。煤體、巖體內(nèi)部產(chǎn)生的沖擊地壓，深部的煤體、巖體發(fā)生破壞，煤壁僅出現(xiàn)片幫或塌落現(xiàn)象，但煤體或巖體震動(dòng)明顯、響聲巨大，有時(shí)煤塵飛揚(yáng)。較弱的礦震，稱為微震，采掘現(xiàn)場人員常用煤礦“行話”稱為“放煤炮”。

3.弱沖擊地壓。煤塊或巖塊由煤壁或巖壁向采空區(qū)拋出，雖然對(duì)液壓支架、生產(chǎn)人員等影響不大，但是卻導(dǎo)致圍巖震動(dòng)，震級(jí)一般在2.2級(jí)以下，響聲很大，煤塵飛揚(yáng)。

必須指出，弱沖擊地壓發(fā)生在含瓦斯煤層中，可能會(huì)涌出大量瓦斯，應(yīng)加強(qiáng)檢測和防治。

4.強(qiáng)沖擊地壓。部分煤體或巖體急劇破碎，大量向采空區(qū)高速拋射，造成支架折損、設(shè)備移位、圍巖震動(dòng)。震級(jí)在2.3級(jí)以上，伴有巨大響聲，形成大量煤塵，產(chǎn)生很大沖擊波。

（三）根據(jù)震級(jí)強(qiáng)度和拋出煤巖量分類。

1.輕微沖擊地壓。拋出的煤、巖量在10噸以下，震級(jí)在1級(jí)以下的沖擊地壓。

2.中等沖擊地壓。拋出的煤、巖量在10--50噸之間，震級(jí)在1-2級(jí)范圍的沖擊地壓。

3.強(qiáng)烈沖擊地壓。拋出的煤、巖量在50噸以上，震級(jí)在2級(jí)以上的沖擊地壓。

（四）根據(jù)發(fā)生地點(diǎn)和位置分類。

1.煤壁沖擊地壓。發(fā)生在煤壁內(nèi)部的沖擊地壓。根據(jù)發(fā)生深度和強(qiáng)度，又分為表面沖擊地壓、淺部沖擊地壓和深部沖擊地壓。

2.圍巖沖擊地壓。發(fā)生在頂板、底板巖層內(nèi)部的沖擊地壓。根據(jù)發(fā)生位置又可分為頂板沖擊地壓和底板沖擊地壓。

三、如何防沖？目前，世界各地煤礦，尤其是我國煤礦擁有比較成熟的防沖方法，做法如下：

（一）前置安全生產(chǎn)技術(shù)措施，全力避免沖擊地壓事故。

開采距采空區(qū)20--30米區(qū)域的煤炭，沖擊地壓發(fā)生概率很大！在應(yīng)力集中區(qū)采掘時(shí)，避免“應(yīng)力疊加”導(dǎo)致沖擊地壓發(fā)生。相臨礦井、相臨采區(qū)之間，禁止無序開采、相互影響。研究沖擊地壓事故可知，由“爆破”觸發(fā)沖擊地壓的占比較大，必須重點(diǎn)管控炮采和炮掘。因此，煤礦生產(chǎn)和安全培訓(xùn)工作，必須踐行《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》！把防沖措施落實(shí)在“采掘”生產(chǎn)之前。

（二）組織管理、生產(chǎn)和技術(shù)人員參加防沖培訓(xùn)。

確保學(xué)時(shí)，嚴(yán)格考核。全面培訓(xùn)他們崗位防沖必備知識(shí)和應(yīng)會(huì)技能，系統(tǒng)培訓(xùn)他們熟練掌握有效運(yùn)用防沖解危措施，耐心幫助他們克服害怕心理大膽工作，堅(jiān)定他們沖擊地壓可測可知、可防可控思想信念，督促他們養(yǎng)成安全防沖行為習(xí)慣。時(shí)刻準(zhǔn)備為煤礦防沖工作挺身而出，有所作為。

（三）運(yùn)用壓力預(yù)測技術(shù)。

壓力預(yù)測技術(shù)是指對(duì)煤炭傾向壓力的預(yù)測，對(duì)周圍煤炭、巖石硬度進(jìn)行檢測，從煤炭內(nèi)部產(chǎn)生的各種介質(zhì)、破壞能力、屬性上著手進(jìn)行分析研究，該技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。通過“鉆屑法”在煤壁中鉆孔，根據(jù)煤粉量及變化規(guī)律，達(dá)到一系列預(yù)測目的。再將煤層中潛在沖擊地壓危害劃分若干等級(jí)，便于煤礦防沖預(yù)測。

（四）使用鉆孔卸壓技術(shù)。

在高應(yīng)力環(huán)境下鉆孔，利用煤層彈性破壞鉆孔附近煤體（巖體），迫使煤層釋放能量，消除沖擊地壓。這是一種實(shí)用鉆孔卸壓技術(shù)，適合在煤碳回采工作中進(jìn)行操作。也可給巖石鉆孔卸壓，把巖石高應(yīng)力轉(zhuǎn)移到其他巖體上，既能消除沖擊地壓，又能保障鉆孔作業(yè)人員人身安全。

（五）采用卸壓爆破技術(shù)。

在高應(yīng)力煤層中，實(shí)施鉆孔裝藥，定點(diǎn)爆破，卸載壓力，提前引發(fā)沖擊地壓，解除沖擊地壓危害。此法使用方便，快捷有效。

（六）采取煤層注水技術(shù)

煤層具有一定孔隙和透水性，通過注水，改變煤層的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，起到降低煤層強(qiáng)度，減小煤層積蓄彈性，增大煤層塑性，降低煤層溫度，防止煤塵飛揚(yáng)等作用，消除了發(fā)生沖擊地壓危險(xiǎn)性。常見注水方法有，頂板注水和壓注化學(xué)溶液兩種方式。

總而言之，煤礦防沖和安全培訓(xùn)要結(jié)合現(xiàn)場采掘生產(chǎn)實(shí)際，綜合運(yùn)用相關(guān)煤礦、科研院所防沖方法和科研成果。切實(shí)做到，熟知煤礦沖擊地壓產(chǎn)生預(yù)兆特征，牢記沖擊地壓分類方法和類型特點(diǎn)，熟悉沖擊地壓產(chǎn)生的內(nèi)、外因素和防沖方法。加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，強(qiáng)化培訓(xùn)，配齊資源，做足準(zhǔn)備。以力度不減，決心不變的態(tài)度，安全防沖，科學(xué)防沖。努力創(chuàng)造煤炭開采事業(yè)安全發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展新局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]防治煤礦沖擊地壓細(xì)則[M]. 國家煤礦安全監(jiān)測局，煤炭工業(yè)出版社，2018.5

[2]劉虎.煤礦沖擊地壓災(zāi)害防治專題培訓(xùn)教材[M].2016.3