翁德剛

(沈陽(yáng)焦煤有限責(zé)任公司紅陽(yáng)三礦,遼寧沈陽(yáng) 111307)

煤礦采掘沖擊地壓防治技術(shù)研究

翁德剛

(沈陽(yáng)焦煤有限責(zé)任公司紅陽(yáng)三礦,遼寧沈陽(yáng) 111307)

隨著當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的不斷增加,煤礦受到的沖擊地壓影響越來(lái)越突出,煤礦沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生原因十分復(fù)雜,主要受到地質(zhì)情況及技術(shù)因素的影響,因此煤礦采掘沖擊地壓防治技術(shù)成為了重點(diǎn)研究的對(duì)象,針對(duì)當(dāng)前我國(guó)煤礦采掘中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析研究,并提出有針對(duì)性的可行性防治技術(shù)措施,避免在煤礦采掘過(guò)程中因?yàn)闆_擊地壓引發(fā)安全事故,更好促進(jìn)煤礦采掘工作的順利進(jìn)行。

煤礦采掘 沖擊地壓 防治技術(shù)

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，社會(huì)的快速發(fā)展，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中對(duì)于煤炭能源的需求量越來(lái)越大，主要是采用沖擊地壓技術(shù)使得大量的煤炭巖石聚集，進(jìn)而釋放能量。但隨著近年來(lái)我國(guó)煤炭開(kāi)采過(guò)程中安全事故的頻繁發(fā)生，給社會(huì)的發(fā)展及人民安全帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，成為了社會(huì)熱點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，在面臨煤礦采掘過(guò)程中存在的沖擊地壓防治技術(shù)問(wèn)題，不斷的革新防治技術(shù)和提高防治水平成為了當(dāng)前煤炭行業(yè)中重要研究對(duì)象，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煤礦沖擊打壓產(chǎn)生的原因

2.1 煤礦地質(zhì)因素

(1)煤巖層結(jié)構(gòu)，在煤礦采掘過(guò)程中容易出現(xiàn)沖擊地壓安全事故主要是因?yàn)槭艿降刭|(zhì)因素的影響，主要是受到堅(jiān)硬厚層頂板、上覆巨厚巖層、堅(jiān)硬頂?shù)装?、煤厚變化及天然地質(zhì)災(zāi)害等潛在因素的干擾，造成沖擊地壓安全事故發(fā)生可能性的提高，使得煤礦采掘工作存在較大的危險(xiǎn)沖擊。(2)開(kāi)采深度，在煤炭采掘過(guò)程中隨著開(kāi)采深度的不斷擴(kuò)大，煤炭受到的應(yīng)力影響就越高，在采掘過(guò)程中發(fā)現(xiàn)沖擊地壓的情況機(jī)率越大。(3)地質(zhì)構(gòu)造，煤礦的開(kāi)采處理受到煤巖層結(jié)構(gòu)的影響外，還受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，而斷層、褶曲及煤層傾角等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域是沖擊地壓的多發(fā)區(qū)域，并且在應(yīng)力的作用下，發(fā)生沖擊地壓安全事故的機(jī)率大大提高[1]。

2.2 開(kāi)采技術(shù)因素

在沖擊地壓事故發(fā)生中，開(kāi)采技術(shù)主要是：(1)通過(guò)在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)煤巖層應(yīng)力的增加，在規(guī)定區(qū)域形成高應(yīng)力的集中，這種開(kāi)采技術(shù)很容易導(dǎo)致沖擊地壓事故發(fā)生;(2)在原有高應(yīng)力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開(kāi)采工作時(shí)易誘發(fā)沖擊地壓。如果在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)不科學(xué)的操作，則會(huì)導(dǎo)致煤巖層礦山壓力分布發(fā)生變化，最終引起沖擊地壓現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 支承壓力

在煤巖層的采掘過(guò)程中，圍巖中會(huì)產(chǎn)生集中的應(yīng)力，形成一種支承應(yīng)力。在鄰近的煤體采空區(qū)，同時(shí)還受到了側(cè)向固定支承壓力等的多種壓力的影響，使得媒體內(nèi)的應(yīng)力高度集中，極其容易發(fā)生沖擊地壓。

3 沖擊地壓監(jiān)測(cè)及防治手段分析

3.1 沖擊地壓監(jiān)測(cè)手段分析

在當(dāng)前我國(guó)針對(duì)煤礦采掘過(guò)程中出現(xiàn)的沖擊地壓?jiǎn)栴}，監(jiān)測(cè)手段主要有鉆屑法、頂板動(dòng)態(tài)儀法、鉆孔應(yīng)力計(jì)法、電磁輻射法、地音及微震法等。

(1)在煤巖層破裂過(guò)程中會(huì)輻射電磁能量，針對(duì)煤巖層的這一特點(diǎn)，可采用電磁輻射法對(duì)煤巖層的能量進(jìn)行檢測(cè)，判斷及確定煤巖層中破裂狀態(tài)及沖擊地壓的危險(xiǎn)性，同時(shí)還可以通過(guò)電磁輻射的強(qiáng)度反映出煤巖層變形的程度及次數(shù)，為沖擊地壓巖防治提供重要的信息，對(duì)煤巖層的沖擊地壓的防治起到檢驗(yàn)效果的作用。(2)通過(guò)鉆屑法可以有效的檢測(cè)沖擊地壓的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖層的沖擊傾向性和支承應(yīng)力的檢驗(yàn)，是當(dāng)前煤礦采掘沖擊地壓防治中的一種有效的檢測(cè)方法[2]。(3)微震與地音法，通過(guò)微震可以對(duì)煤巖層體內(nèi)的微小震動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)出現(xiàn)的微震進(jìn)行分析，當(dāng)微震幅值超過(guò)一定的均值時(shí)，會(huì)極其容易出現(xiàn)沖擊地壓，通過(guò)這樣的監(jiān)測(cè)手段可以對(duì)沖擊地壓進(jìn)行預(yù)測(cè)和防治。(4)地音法，主要是通過(guò)在煤巖層檢測(cè)的范圍內(nèi)安裝監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)煤巖層的地音信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的采集，并且根據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷在監(jiān)測(cè)區(qū)域中沖擊地壓的危險(xiǎn)程度。

3.2 沖擊地壓防治手段分析

(1)合理開(kāi)拓布局，采用正確的開(kāi)采技術(shù)，在對(duì)煤礦進(jìn)行采集時(shí)要進(jìn)行有計(jì)劃的合理開(kāi)采，避免在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)長(zhǎng)臂采煤法及后退式開(kāi)采方式，并且在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)頂板采用全部垮落法進(jìn)行管理。在煤巖層開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)該對(duì)煤巖層進(jìn)行及時(shí)的保護(hù)，合理安排煤層開(kāi)采的步驟及程序，盡量減少?zèng)_擊地壓事故的發(fā)生。(2)鉆孔卸壓技術(shù)，鉆孔卸壓主要是通過(guò)高應(yīng)力條件下煤巖層中聚集的彈性能來(lái)破壞鉆孔周?chē)拿襟w，使得煤巖層中的能量得到釋放，消除沖擊地壓的危險(xiǎn)。同時(shí)鉆孔卸壓技術(shù)還可以通過(guò)鉆孔使得原來(lái)在煤巖層周?chē)母邞?yīng)力向卸壓區(qū)域以外的煤巖層進(jìn)行強(qiáng)度及彈性能量的轉(zhuǎn)移。(3)煤層注水技術(shù)，由于煤巖層具有一定的間隙及親水性，通過(guò)對(duì)煤巖層進(jìn)行注水，利用具有物理化學(xué)作用的煤巖層預(yù)注水技術(shù)改變沖擊煤層的物理力學(xué)性質(zhì)，在一定程度上可以改變煤巖層的結(jié)構(gòu)，降低煤巖層的的強(qiáng)度、彈性及粘結(jié)力等軟化組織，將部分的應(yīng)力能量吸收，從而減低媒體積蓄彈性能力來(lái)降低沖擊地壓的危險(xiǎn)程度。在注水技術(shù)中主要采用頂板注水及壓注化學(xué)溶液這兩種較為常見(jiàn)的注水方法，可以有效的防治和減弱沖擊地壓的危險(xiǎn)性。(4)卸壓爆破技術(shù)，主要是對(duì)煤巖層實(shí)施鉆孔爆破，使煤巖層發(fā)生大量的裂隙，導(dǎo)致煤巖層中的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，降低煤巖層中的強(qiáng)度及彈性能量，局部的解除沖擊地壓的強(qiáng)度及彈性能量，減緩沖擊地壓的危險(xiǎn)。在卸壓爆破技術(shù)實(shí)行的前提下，要對(duì)沖擊地壓的危險(xiǎn)因素進(jìn)行確認(rèn)及檢測(cè)，確保實(shí)現(xiàn)卸壓爆破技術(shù)目的的實(shí)現(xiàn)[3]。(5)強(qiáng)制放頂，主要是通過(guò)爆破等手段強(qiáng)迫頂板垮落來(lái)降低頂板強(qiáng)度和煤巖層中的應(yīng)力，減少煤巖層中的支承壓力分布范圍。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，煤礦沖擊地壓的危害日益突出，嚴(yán)重的危害了煤礦工作人員的生命安全，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，對(duì)社會(huì)的發(fā)展造成不利的影響，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定帶來(lái)了極大的阻礙。因此必須要對(duì)煤礦采掘的沖擊地壓給予高度的重視，不斷的革新沖擊地壓防治技術(shù)和提高防治水平，對(duì)煤礦采掘做到預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)及沖擊地壓防治，有效的預(yù)防抑制沖擊地壓安全事故的發(fā)生，給煤礦工作人員創(chuàng)造一個(gè)安全、和諧的工作環(huán)境，促進(jìn)賣(mài)礦采掘工作的順利進(jìn)行，促進(jìn)煤礦行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]藍(lán)航,齊慶新,潘俊鋒,彭永偉.我國(guó)煤礦沖擊地壓特點(diǎn)及防治技術(shù)分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2011(25).

[2]李靜.煤炭沖擊地壓防治技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2012(2)：69-71.

[3]王永利.淺談煤礦沖擊地壓防治技術(shù)應(yīng)用[J].科技論壇,2013(6)：18-20.