潘環(huán)喜

摘 要：依據(jù)沖擊地壓發(fā)生的一些實例可以發(fā)現(xiàn)，處于高瓦斯煤層中，沖擊地壓的發(fā)生能夠從高應(yīng)力高瓦斯上獲得極大地促進(jìn)作用。所以在高應(yīng)力高瓦斯條件下，煤巷沖擊壓防治必須要考慮到瓦斯對沖擊地壓存在的作用。在對沖擊打壓進(jìn)行防治的過程中，需要注意采用針對性的方法對于瓦斯進(jìn)行防治?？刹捎妹簩幼⑺?、水力壓裂或者是松動爆破等方式減少動力災(zāi)害在高地應(yīng)力下的發(fā)生，以此達(dá)到煤與瓦斯沖突以及沖擊地壓發(fā)生危險性的有效降低。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)力；高瓦斯；煤巷；沖擊地壓防治

針對沖擊地壓發(fā)生機理的研究，已經(jīng)在國內(nèi)外產(chǎn)生了一定程度的基本認(rèn)識，并且在預(yù)測與防治方面也已形成了一套基本的技術(shù)方法。但是在高應(yīng)力高瓦斯條件下煤巷沖擊地壓在發(fā)生機理以及防治上實施的專門研究尚且不多。若是對低瓦斯煤巷而言，會因為瓦斯壓力小、含量低，將瓦斯對沖擊地壓產(chǎn)生的影響忽略掉。然而針對高壓力與高瓦斯條件下的煤巷而言，則無法忽略瓦斯對沖擊打壓產(chǎn)生的作用與影響。

1 高應(yīng)力、高瓦斯沖擊地壓機理

隨著埋深的增加，地應(yīng)力會隨之增大，當(dāng)埋深到達(dá)了一定的深度時，原巖中的地應(yīng)力會突破煤巖自身最大的應(yīng)力承受強度，而此時，煤巖中長時間積聚的彈性能便會突然猛烈的釋放出來，從而破壞巷道，主要表現(xiàn)為巷道圍巖剝落、彈射甚至是拋射。除此之外，還有伴隨巨大的聲響、沖擊波以及圍巖振動產(chǎn)生，嚴(yán)重的影響到安全生產(chǎn)。

井下巷道在實施開挖之后，會改變原有的巷道應(yīng)力狀態(tài)，使應(yīng)力獲得重新的分布。而巷道圍巖內(nèi)部屬于非均質(zhì)性質(zhì)，從而導(dǎo)致圍巖內(nèi)部有高應(yīng)力集中區(qū)或者是低強度區(qū)形成，這些區(qū)域應(yīng)變軟化性質(zhì)是十分典型的，并且變形的程度越大就會導(dǎo)致抵抗變形的能力變得更低。同時一些形成應(yīng)力集中區(qū)或者是降低區(qū)的應(yīng)力并沒有達(dá)到煤巖體的峰值，從而繼續(xù)維持著原有的彈性性質(zhì)。當(dāng)巷道圍巖喪失了穩(wěn)定的平衡狀態(tài)后，面對外界的干擾極易產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致內(nèi)部原本積聚的彈性能釋放出來，導(dǎo)致巷道破壞甚至出現(xiàn)強烈的動壓現(xiàn)象?？梢?，一般情況下，應(yīng)變軟化的區(qū)域容易發(fā)生沖擊地壓。

煤巖體承受應(yīng)力作用時產(chǎn)生變形破壞的過程就是沖擊地壓孕育的過程，而發(fā)生沖擊地壓之間的過程，可以用準(zhǔn)靜態(tài)過程來理解。當(dāng)沖擊地壓發(fā)生之后，會導(dǎo)致巷道煤巖內(nèi)部出現(xiàn)新的應(yīng)力分布，進(jìn)而釋放能量，以此向新的平衡狀態(tài)發(fā)展。但這個向新平衡發(fā)展的過程，會致使巷道圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞性變形，因為能量使以動力的形式釋放的，所以該過程也就是動態(tài)的。所以說沖擊地壓發(fā)生的整個過程可以看作是先由靜態(tài)失穩(wěn)變?yōu)閯討B(tài)，再由能量釋放以及應(yīng)力的重新分布再轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶獾撵o態(tài)。

2 高應(yīng)力高瓦斯條件下煤巷沖擊地壓防治理論

2.1 加固巷道圍巖

巷道開挖之后，首先需要做的就是對巷道實施錨桿支護(hù)并對注漿錨桿實施全部的注漿。在注漿錨桿錨固區(qū)形成一層由錨桿和漿液組成的強度較高的承載圈，使其將徑向壓力提供給錨桿，從而使錨桿能夠?qū)业?、組合拱、組合梁以及最大水平應(yīng)力等作用發(fā)揮出來，增加深部高瓦斯巷道圍壓的層狀破壞中各層的摩檫力，以此改變圍巖的受力狀態(tài)，從一維受力轉(zhuǎn)換成二維受力或者是三維受力。之所以進(jìn)行注漿，就是因為注漿能夠使破碎圍巖的內(nèi)摩擦力與粘結(jié)力得以增加，從而提升圍巖強度。

對于深部巷道而言，存在圍巖分區(qū)破壞的問題，此時錨桿與淺部注漿對于有些情形是很難發(fā)揮出作用的，即使注漿能夠?qū)鷰r本身的強度提升，但是面對深部高應(yīng)力給予的擾動依舊無法承受，僅僅對其進(jìn)行淺部低壓注漿，會威脅到巷道的長期穩(wěn)定。因此需要對巷道圍巖的深部實施一次注漿。通過對錨索的注漿，將注漿的作用范圍增加。通過這樣的方式，便能使兩層以注漿為主的支護(hù)體形成與巷道的周圍，共同承受圍巖應(yīng)力。

通過注漿管，將能夠?qū)崿F(xiàn)膠結(jié)硬化的漿液向圍巖中注入的過程便是錨注支護(hù)，此措施中，注漿管也能夠具備錨桿的作用。破碎的圍巖可以因注入的漿液實現(xiàn)膠結(jié)，從而變成具有高強度的膠結(jié)體，使破碎圍巖能夠在力學(xué)性質(zhì)與性能上得到改善。提高膠結(jié)體的內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力，從而使巷道圍巖能夠獲得強度與抵抗外力能力提升，是漿液最為明顯的效果，以此促使巷道的穩(wěn)定可以得到一定的保障。錨注不僅能夠?qū)㈠^桿、錨噴、錨索以及錨網(wǎng)等主動支護(hù)擁有的柔性特征展現(xiàn)出來，還能將被動支護(hù)具備的剛性很好地展現(xiàn)出來。這樣便能夠?qū)⒅ёo(hù)體具備的支護(hù)效果很好地發(fā)揮出來，使巷道得到穩(wěn)定性的保證。與此同時，巷道圍巖還能因為注漿處理實現(xiàn)結(jié)構(gòu)若面存在程度的降低，使應(yīng)變軟化區(qū)域得以減少，利于巷道沖擊地壓的防治。

2.2 轉(zhuǎn)移或釋放高應(yīng)力

高應(yīng)力的轉(zhuǎn)移。由于深孔爆破斜壓施工的操作方式較為簡單，同時斜壓的效果較為良好，所有在轉(zhuǎn)移高應(yīng)力上得到了廣泛的應(yīng)用。所謂爆破指的就是在高溫高壓環(huán)境下產(chǎn)生氣體同時釋放爆轟波的整個過程，當(dāng)爆轟產(chǎn)生的瞬間，鉆孔會被產(chǎn)生的氣體充滿，同時使鉆孔孔壁獲得數(shù)萬兆帕的超壓。這種情況下，存在于爆破源周圍的煤巖體便會直接被壓實，同時會有一個壓應(yīng)力場形成于鉆孔的旁邊，面對壓應(yīng)力施加的作用，會導(dǎo)致煤巖體出現(xiàn)壓縮以及徑向位移的現(xiàn)象，并且在拉應(yīng)力施加的作用下會有拉伸形變出現(xiàn)。對于煤巖體而言，其抗拉能力并沒有抗壓能力強，所以徑向方向便會首先出現(xiàn)裂縫。與此同時，還會因為徑向方向上的每個質(zhì)點都有著不同的移動情況，導(dǎo)致徑向方向上還會出現(xiàn)剪應(yīng)力，從而產(chǎn)生破壞。

深孔爆破控制沖擊地壓的機理：沖擊地壓發(fā)生必備的能力條件與強度條件會因為爆破裂縫的產(chǎn)生得到同時的消除；煤巖體在弱化之后，便會有效預(yù)防發(fā)生沖擊地壓；應(yīng)力集中的程度能夠?qū)崿F(xiàn)降低，同時使高應(yīng)力峰向深處轉(zhuǎn)移；處于高瓦斯煤層環(huán)境中，深孔爆破能夠使煤巖體增加透氣性，使煤巖體中存在的瓦斯能夠得到快速的釋放，使瓦斯壓力梯度實現(xiàn)降低，從而有效降低瓦斯影響煤巖體的程度。

高應(yīng)力的釋放。在進(jìn)行高應(yīng)力轉(zhuǎn)移之后，可以采用一些恰當(dāng)?shù)姆绞结尫诺粝锏绹鷰r淺部區(qū)域中的應(yīng)力，從而實現(xiàn)高應(yīng)力的釋放。在進(jìn)行深部開采的過程中，會逐漸增加煤層中瓦斯具備的吸附能力，面對外部施加的擾動，煤層中的瓦斯會產(chǎn)生很高的解析膨脹能量，正是因為存在這些能量才會導(dǎo)致產(chǎn)生沖擊地壓。所以必須通過一些合理的方式釋放掉煤層中的瓦斯，只有這樣才能減少或者是降低其對煤巖體存在的影響。

3 結(jié)束語

綜上所述，井下巷道在實施開挖之后，圍巖內(nèi)部會有高應(yīng)力集中區(qū)或者是低強度區(qū)形成，當(dāng)巷道圍巖喪失了穩(wěn)定的平衡狀態(tài)后，面對外界的干擾極易產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致內(nèi)部原本積聚的彈性能釋放出來，其中應(yīng)變軟化的區(qū)域便會極易發(fā)生沖擊地壓，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)?；诖?，文章分析了高應(yīng)力、高瓦斯沖擊地壓機理，并且從加固巷道圍巖、轉(zhuǎn)移或釋放高應(yīng)力這兩個方向探討了高應(yīng)力高瓦斯條件下煤巷沖擊地壓防治理論，希望以此為高應(yīng)力高瓦斯條件下煤巷沖擊地壓發(fā)生機理以及防治理論的研究提供一些借鑒。

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