關(guān)于煤礦沖擊地壓防治技術(shù)研究

韓洪舉 李琳

摘 要：當(dāng)前時(shí)期，我國(guó)在煤礦沖擊地壓的防治上比較單一、局限、被動(dòng)，缺少完善的防治技術(shù)體系。并且，因?yàn)槊旱V沖擊地壓的種類存在差異性，即使礦井相同，其也存在不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、采掘條件、采掘技術(shù)等，所以形成的沖擊地壓危險(xiǎn)程度存在不同之處。鑒于此，需要實(shí)施有效、具體的煤礦沖擊地壓防止技術(shù)措施。為此，文章分析了煤礦擊地壓的種類以及煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)策略，進(jìn)而能夠?yàn)榉乐螞_擊地壓提供有效的科學(xué)根據(jù)和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：防治;技術(shù);沖擊地壓;煤礦

掘進(jìn)以及回采巷道較易形成煤礦沖擊地壓現(xiàn)象，這主要是因?yàn)閹r巷沖擊地壓通常的體現(xiàn)方式是巖爆?？梢哉f，沖擊地壓地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)常形成于煤礦生產(chǎn)當(dāng)中，其具備嚴(yán)重的破壞性和較強(qiáng)的突發(fā)性特點(diǎn)，沖擊地壓一旦發(fā)生，則會(huì)嚴(yán)重威脅煤礦生產(chǎn)工人的人身安全，以及嚴(yán)重破壞煤礦井下的設(shè)備儀器與一系列構(gòu)筑物，從而形成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，有效地控制沖擊地壓的形成，要么是在其出現(xiàn)時(shí)最大程度地減小危害或損失，研究這個(gè)問題顯得非常有必要。

1煤礦沖擊地壓的種類

結(jié)合原巖體存在的應(yīng)力現(xiàn)狀，一般劃分沖擊地壓為三個(gè)種類：一是構(gòu)造應(yīng)力型，其受構(gòu)造應(yīng)力制約，導(dǎo)致煤巖受到的應(yīng)力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發(fā)脆性，則沖擊地壓形成;二是重力型，其受重力制約，導(dǎo)致煤巖受到的應(yīng)力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發(fā)脆性，則沖擊地壓形成;三是構(gòu)造-重力型，其受構(gòu)造應(yīng)力和重力制約，導(dǎo)致煤巖受到的應(yīng)力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤巖形成爆發(fā)脆性，則沖擊地壓形成。

2煤礦沖擊地壓防治技術(shù)策略

基于形成沖擊地壓的機(jī)理能夠劃分為三種防治策略：一是在在圍巖強(qiáng)度的提升中應(yīng)用錨索和錨桿，以提高圍巖承受應(yīng)力的水平，從而使形成沖擊地壓的概率大大降低;二是在煤巖體物理性狀的優(yōu)化上應(yīng)用主動(dòng)支護(hù)手段，例如進(jìn)行柔性支護(hù)（應(yīng)用噴漿形式），也就是不禁止圍巖存在范圍較小的形變，進(jìn)而卸載圍巖的主要能量，進(jìn)而體現(xiàn)先前卸壓的目的;三是降低采動(dòng)巷道對(duì)煤炭的制約，針對(duì)存在沖擊地壓隱患的礦井，盡可能不適用炮掘方式，而是應(yīng)用綜掘機(jī)方式，并且加速進(jìn)行回采?；谛纬蓻_擊地壓的機(jī)理，構(gòu)建沖擊地壓構(gòu)造的力學(xué)模型，探究此力學(xué)模型，明確其機(jī)理（耐受性良好、抗震動(dòng)性強(qiáng)、防沖擊效果好），在模型自承性能與變形、耗散與集聚應(yīng)力、應(yīng)力強(qiáng)度等環(huán)節(jié)各自體現(xiàn)為異樣的三維特性，結(jié)合相關(guān)指標(biāo)能夠提供沖擊地壓形成機(jī)制的有效根據(jù)，且對(duì)煤巖集聚能量的形式做出證明，從而對(duì)煤礦沖擊地壓形成機(jī)制進(jìn)行更加充分地認(rèn)知?？傊?，結(jié)合研究的上述力學(xué)模型，能夠由下面幾點(diǎn)實(shí)施煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)策略。

2.1在采掘煤礦過程中結(jié)合會(huì)形成沖擊地壓的實(shí)際狀況進(jìn)行具體研究，選用最為理想的采掘進(jìn)度、回采計(jì)劃、準(zhǔn)備工作、拓展巷道方案等，盡量規(guī)避存在沖擊地壓隱患的范圍或加速采掘速度，例如巷道掘進(jìn)過程中盡可能地規(guī)避斷層范圍（集聚較大能量的）或存在松碎巖性的范圍，在回采時(shí)應(yīng)用迅速推進(jìn)法。

2.2降低煤巖集中應(yīng)力量。一是在采深較大或集中應(yīng)力的硐室、工作面、巷道中打卸壓孔，以防范瞬間形成的沖擊地壓。二是減小煤巖大范圍礦壓?？梢詰?yīng)用無(wú)煤柱采掘技術(shù)，即對(duì)采區(qū)危險(xiǎn)煤體或煤柱進(jìn)行直接采掘，避免在進(jìn)行采掘時(shí)受到相應(yīng)煤柱的影響。也可以規(guī)避相鄰層煤柱的波及區(qū)域，確保不受制約而形成沖擊地壓。還需要科學(xué)組織采掘次序，確保有序采掘，規(guī)避不科學(xué)采掘?qū)е麓蠓秶鷥?nèi)集中應(yīng)力，需要防范掘進(jìn)巷道或工作面的追采、對(duì)采。當(dāng)今往往結(jié)合原理——應(yīng)力三向化轉(zhuǎn)移進(jìn)行卸壓，這樣可以結(jié)合直徑較大的鉆孔對(duì)存在沖擊地壓隱患的部分范圍卸壓。直徑較大的鉆孔的應(yīng)用會(huì)破壞巷道相應(yīng)深度的圍巖構(gòu)造，從而使弱化帶形成，從而導(dǎo)致巷道附近圍巖的高應(yīng)力轉(zhuǎn)移至深部區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致巷道附近圍巖處在低應(yīng)力范圍之內(nèi)，在沖擊形成的情況下，一方面，沖出的煤粉能夠被直徑較大的鉆孔空間吸收，避免沖出煤體，另一方面，楔形的阻力帶的形成基于卸壓范圍頂?shù)装宓拈]合，從而可以避免煤體的沖出。

2.3煤巖物理特性的改變。一是將高壓水注入煤層中，這樣相應(yīng)的弱面形成于煤巖當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)煤炭脆性的軟化，降低圍巖集聚很多能量的可能性。二是在集中應(yīng)力范圍放應(yīng)力炮，從而體現(xiàn)降能以及卸壓的效果。然而，務(wù)必結(jié)合相應(yīng)工程經(jīng)驗(yàn)以及理論指導(dǎo)，不然，不僅難以規(guī)避沖擊地壓的形成，而且還會(huì)使沖擊地壓的形成幾率增加。三是實(shí)施聯(lián)合支護(hù)（錨網(wǎng)錨索噴漿）方式，提高支護(hù)水平，以使圍巖的自承性能提升，很好地規(guī)避由于圍巖變化較大形成沖擊地壓的情況。當(dāng)今，煤炭企業(yè)往往在煤層物理特性的改變中應(yīng)用煤層注水的方式，這樣一來，不但體現(xiàn)防塵的效果，而且可以實(shí)現(xiàn)理想的防沖效果。有關(guān)場(chǎng)地實(shí)踐和分析證實(shí)，基于增加煤體濕度的影響下，煤體的沖擊傾向和強(qiáng)度指數(shù)會(huì)減小。在安裝應(yīng)力計(jì)時(shí)往往存在煤粉濕潤(rùn)或鉆孔有水的情況，以及煤體發(fā)育裂隙，應(yīng)力計(jì)存在松弛情況，即使進(jìn)行補(bǔ)壓，也會(huì)形成松弛，這意味著軟化之后的煤體可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的卸壓效果。

2.4在預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)沖擊地壓現(xiàn)象時(shí)安裝有關(guān)的儀器設(shè)備。一是根據(jù)“確定多因素耦合的沖擊地壓危險(xiǎn)法”以及“當(dāng)量鉆屑量原理”研制可以實(shí)時(shí)預(yù)警或不間斷性監(jiān)測(cè)沖擊地壓的應(yīng)力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)）。該系統(tǒng)的基本原理在于鉆孔圍巖應(yīng)力、巖層變化、鉆屑量、支承壓力之間存在的密切聯(lián)系。結(jié)合對(duì)采掘仰頭之后煤層塑化以及工作面前采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的改變等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)能夠探究高應(yīng)力范圍和改變情況，從而實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)測(cè)沖擊地壓的危險(xiǎn)情況。其中，巷道掘進(jìn)可以應(yīng)用有線式?jīng)_擊地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充當(dāng)沖擊地壓監(jiān)測(cè)的主導(dǎo)設(shè)備。二是巖體破裂現(xiàn)象可以結(jié)合微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行捕捉，并且該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確定位已經(jīng)發(fā)生的現(xiàn)象。結(jié)合微震現(xiàn)象的分布特點(diǎn)明確支承壓力的部位，從而結(jié)合煤壁和高應(yīng)力區(qū)的位置關(guān)系局部性地預(yù)警沖擊地壓。

3結(jié)論

綜上所述，沖擊地壓主要形成于集中應(yīng)力的范圍，而集中應(yīng)力局部多樣化的來源，這導(dǎo)致難以高效地防治沖擊地壓，結(jié)合各種力源實(shí)時(shí)有關(guān)的防治技術(shù)策略，可以很好地防范沖擊地壓的形成。防范沖擊地壓的技術(shù)主要是對(duì)底板以及煤層的卸壓，卸壓的技術(shù)是降低煤巖集中應(yīng)力量、改變煤巖物理特性、在預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)沖擊地壓現(xiàn)象時(shí)安裝有關(guān)的儀器設(shè)備。相信在將來的煤礦企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展中，煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)將更加完善和先進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介：

韓洪舉（1977.08-），男，山東鄒城人，本科，技術(shù)員，研究方向：主要從事沖擊地壓方面的治理與研究。

李琳（1985.07.22-），男，漢族，山東鄒城人，大專，技術(shù)員，研究方向：防治沖擊地壓。

（兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦，新疆 昌吉 831100）