浅谈煤矿冲击地压防治技术

2018-10-22 10:43 [煤炭论文] 来源于：互联网作者：黄和风

导读：作者：黄和风 [摘要]冲击地压是一种特殊的矿山压力现象，也是煤矿井下复杂动力之一，它严重威胁井下安全生产，是目前南山矿井下开采过程中严重的灾害之一。具有突发性、破坏性、多样性、复杂性。本论文较全面地阐述了煤矿冲击地压发生的的条件既影响因素，

作者：黄和风

　　[摘要]冲击地压是一种特殊的矿山压力现象，也是煤矿井下复杂动力之一，它严重威胁井下安全生产，是目前南山矿井下开采过程中严重的灾害之一。具有突发性、破坏性、多样性、复杂性。本论文较全面地阐述了煤矿冲击地压发生的的条件既影响因素，并据此提出了相应的切喝实际的防治措施，如电磁辐射仪监测法、钻屑法、打卸压孔法、煤层注水法和松动爆破法等，具有较好的实效。

　　[关键词]冲击地压；影响因素；预测；综合防治

　　中图分类号：TD763 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0270-01

　　冲击地压是地下煤层或岩层，由于开采和地质作用引起的煤岩体应力高度集中，积聚大量弹性变形潜能，当应力超过允许的极限状态时，造成瞬间大量弹性能的突然释放，是煤岩体急剧变形破坏和抛出，并发出巨大的声响、震动、造成巷道冒顶、片帮、堵塞、支架折断，设备破坏等情况，严重威胁井下安全生产，是煤矿井下开采过程中严重的灾害之一。

　　南山矿矿井地质条件复杂，随着矿井开采深度的加大，发生冲击地压灾害的矿井数量显著增加，危害程度也日趋严重，冲击地压防治任务艰巨。南山煤矿目前开采深度为-450米，地质条件复杂，地压显现明显。在开采以来多次发生冒顶事故，巷道变形严重，给生产和安全造成极大威胁。现以我煤矿为例，浅谈冲击地压的形成条件、影响因素及防治措施。

　　1、冲击地压发生的条件及因素

　　1.1 冲击地压发生的条件

　　冲击地压的形成和发生的条件很复杂。首先是煤岩中应力超过其极限强度，以煤岩破坏为先导；其次是煤层和围岩在集中应力作用下，吸收能量积聚应变能；另一个是“诱发因素导致其突变破坏，瞬间释放应变能。冲击地压发生必须具备的条件如下。

　　1.1.1 煤层及围岩具有冲击倾向性

　　煤岩受力易发生破坏，其类型以镜煤和亮煤为主。煤层硬度大、湿度小、抗压强度高，则易发生冲击地压。实践证明：中硬和煤硬，抗压强度在200kg/cm2以上具有冲击危险。

　　1.1.2 回采工作面附近存在较大的能量集中

　　冲击地压多发生在回采工作面前方15～50m处，属于回采工作面前方支承压力区，煤层积聚巨大弹性应变能，当其超过煤层的极限强度时，便产生冲击地压。当走向支承压力与倾向支承压力与倾向支承压力叠加是，产生的冲击地压更为猛烈和频繁。掘进工作面引起冲击地压的能量来源有：掘进面处于煤柱或采场前方支承压力高峰区，引起弹性变形能的突然释放，均易形成冲击地压。南山煤矿地质构造复杂，断层多，开采深度及强度大，区域内构造压力大，煤岩体内能量集中，这也是南山煤矿现在地压大的原因。

　　1.1.3 采场存在释放能量的空间

　　采场煤体之中存在着巨大的弹性变形能，其附近又存在一定的空间（巷道或工作面），当媒体达到极限强度以上即可爆发冲击地压。若没有释放能量的空间，弹性能将随着采场的移动和受力条件的改变，可能逐渐缓慢以至恢复到常压状态。掘巷多、切割量大的采煤方法（如短壁采煤）发生冲击地压的机会多。

　　1.2 冲击地压的影响因素

　　1.2.1 开采深度

　　随着开采深度的增加，煤岩体蕴藏的弹性能也越大，当应力达到临界破坏条件是，就可能发生冲击地压。

　　1.2.2 煤层及顶板的物理力学性质

　　煤采中硬，脆性和弹性较强的煤层易发生冲击地压，反之，软煤和塑性变形大的煤层不易发生冲击地压。顶板坚硬质密，脆性大，不易冒落的岩层条件下易发生冲击地压。

　　1.2.3 地质构造

　　在工作面接近断层和在向斜轴部开采时，冲击地压发生频繁，破坏强度也大。

　　1.2.4 采掘顺序及开采方法

　　开采过程中不可避免地要留设各种煤柱，在采掘中形成支承压力的叠加，有利于冲击地压的发生。另外，过多地留设煤柱和在高应力集中区煤柱内开掘巷道，或两条巷道平行掘进、对头掘进，冲击地压发生特别严重。

　　2、冲击地压的防治措施

　　2.1 预测

　　2.1.1 电磁辐射仪检测

　　采用便携式电磁辐射仪对冲击危险进行检测时，每隔10米布置1个测点，每个测点检测时间为2分钟。记录煤（岩）破坏过程中电磁辐射强度的最大值及脉冲数，采用静态临界值及动态趋势值法预测冲击危险，接近或超过临界指标时。判断为有冲击危险。南山煤矿应用便携式电磁辐射仪对工作面进行了连续的检测，取得了大量的检测数据，对预防冲击地压取得了一定的成效。

　　2.1.2 钻屑法

　　钻屑法是通过在煤体中钻小直径孔，根据钻孔时排出的煤粉量及其变化规律和有关现象，达到一系列探测目的的施工方法。它具有简单易行、直观、适应性强等优点。成为公认的一种预测冲击地压危险的主要方法。把煤层冲击危险等级划分为三级。

　　Ⅰ级―――无冲击地压直接危险

　　Ⅱ级―――有中等冲击地压危险

　　Ⅲ级―――有严重冲击地压危险

　　2.1.3 微震法

　　2.2 综合防治

　　2.2.1 打卸压孔

　　打卸压孔前应用电磁辐射法和微震法查明压力带的范围和程度。只能在低应力区开始施工卸压孔，且要由低应力区向高应力区方向进行施工。并同时做好相应记录。危险性高的区域可加密钻孔，应力恢复后应二次或重复卸压。

　　2.2.2 合理选择开拓、掘进、开采方法

　　开拓大巷和主要巷道及硐室要选择在底板坚硬、稳定的岩层中。如系煤巷必须选择在非冲击煤层中，要尽量少倔煤巷，特别是在支承压力区内掘巷，应不留或少留煤柱。正确选择采煤方法和顺序，以防止区域内应力叠加。

　　2.2.3 煤层高压注水

　　对煤体进行压力注水，使煤体湿润，改变其物理力学性质，减少弹性，增大塑性，阻碍煤层弹性的积聚，以此来降低或减缓冲击地压的危险程度，同时，注水还能降尘。据南山矿工作面注水效果检测，钻孔最大深度80米最大水压为15MPa，注水流量2M2/h，注水后含水量增加了40%。降低了煤体的冲击危险程度。

　　2.2.4 松动爆破

　　在煤体高应力带布置钻孔，通过爆破释放其弹性能量，使应力高峰带得到释放，为冲击地压危险煤层安全开采创造条件。松动爆破方法使用方便、便捷、可靠。钻孔垂直煤壁布置，孔深10―15米，间距5---10米。危险性高的区域可加密爆破孔，进行二次或重复松动爆破。

　　2.2.5 加强支护

　　有冲击危险煤层的巷道要保证足够的支护强度，提高抗冲击变形能力。如开拓、掘进施工时，进行锚索网喷喧；开采时采用单体液压支柱对两巷加强支护，保持巷道断面，以减少冲击危险和损失。

　　2.2.6 加强管理

　　从组织上加强对现场管理人员和生产作业人员的冲击地压方面的安全教育，建立健全开采有冲击地压危险的煤层的规章制度，加强技术管理，做好危险煤层危险程度的鉴定和预测预报等。

　　3、结论

　　矿井冲击地压直接威胁井下安全生产，结合我矿的生产实践，探讨了生产矿井冲击地压的形成条件和影响因素，提出了符合生产实际的切实可行的防治措施，如钻屑法、电磁辐射仪检测法、微震法、煤层注水、松动爆破等。冲击地压的危害严重，应引起足够重视，综合防治冲击地压才能保证矿井的安全生产。

　　作者简介

　　黄和风，男，汉族，1970年6月出生，1991年1月参加工作，中共党员，助理工程师职称，现龙煤鹤岗分公司南山煤矿二开拓区从事技术工作。

（编辑：东北亚）

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