王世寬

摘要：沖擊礦壓對(duì)煤礦開(kāi)采方面不僅具有很大影響，而且對(duì)開(kāi)采產(chǎn)業(yè)的安全系數(shù)帶來(lái)了一定的破壞作用。它會(huì)嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)、作業(yè)。本文對(duì)沖擊礦壓發(fā)生的主要因素和特點(diǎn)進(jìn)行了探討，簡(jiǎn)要概述了沖擊煤礦礦壓形成的機(jī)理并對(duì)沖擊礦壓的防治做出簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵詞： 煤礦礦壓 機(jī)理 防治措施

煤礦礦壓的分類(lèi)：根據(jù)原巖體應(yīng)力的狀態(tài)不同可以分成構(gòu)造型沖擊應(yīng)力沖擊礦壓、重力型沖擊礦壓、中間型或構(gòu)造-重力沖擊礦壓；根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度又可以將其分成弱沖擊、強(qiáng)沖擊、彈射和礦震；按照拋出的煤量和震級(jí)強(qiáng)度可以分為輕微沖擊、中等沖擊和強(qiáng)烈沖擊。

一、理論研究

所謂煤礦礦壓的形成原因，是在煤礦沒(méi)有被開(kāi)采的時(shí)候，煤礦相對(duì)處于平衡狀態(tài)，在煤礦被開(kāi)采以后，就形成了地下空間，由于破壞了煤礦的原始應(yīng)力（煤礦的原始應(yīng)力：原巖應(yīng)力，在巖體開(kāi)采之前，由于自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力等作用形成原巖應(yīng)力，原巖應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。巖體應(yīng)力重新分布，且該狀態(tài)一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止，在平衡重新形成的過(guò)程中，使周?chē)鷰r石產(chǎn)生破壞、移動(dòng)、變形的應(yīng)力對(duì)圍巖，巷道及工作面產(chǎn)生作用力。我們通常把應(yīng)力作用在巖層壓力支架的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為巖石運(yùn)動(dòng)。

煤能源的突然釋放，是由煤巖的挖煤通道拋出產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致煤炭和煤巖的巖石振動(dòng)，設(shè)備損壞，會(huì)發(fā)生巷道倒塌，人員傷亡和其他損害的破壞。除了瓦斯，煤塵爆炸，火災(zāi)和水災(zāi)等礦難也會(huì)因此而觸發(fā)。以下是造成礦壓的原因方面的三大理論：

1、剛性理論：該理論是由世界某知名學(xué)者根據(jù)理論實(shí)踐而提出的。這個(gè)理論的提出，很好地解釋了礦壓形成機(jī)理的一方面原因。我們理解了礦壓形成的機(jī)理，就有助于我們?nèi)シ乐蔚V壓帶來(lái)的安全事故。

2、強(qiáng)度理論：由某知名學(xué)者提出的，該理論的中心內(nèi)容是，煤巖處于底板和頂板的夾持之中，煤巖體系的力學(xué)特性是由它的夾持特性決定的。當(dāng)煤礦和圍巖體系的交界處處于系統(tǒng)平衡中時(shí)，煤巖便會(huì)不穩(wěn)定，然后將發(fā)生巖爆。強(qiáng)度方面的理論原理從另一個(gè)角度詮釋了礦壓形成的原因。強(qiáng)度方面的原因，是我們?cè)诜乐伟踩鹿蕰r(shí)，參考數(shù)據(jù)的一個(gè)重要角度。

3、能量理論：某知名學(xué)者經(jīng)過(guò)對(duì)巖爆的防治措施多年研究以后得出的結(jié)論是，當(dāng)煤巖系統(tǒng)中的能量消耗小于力學(xué)平衡狀態(tài)遭破壞所釋產(chǎn)生的能量時(shí)就會(huì)發(fā)生沖擊地壓。這之后又有人對(duì)于沖擊礦壓的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析，給出了能量平衡方程。能量平衡的方程，在數(shù)據(jù)參考方面，給了我們一個(gè)明顯的對(duì)比方式。這樣的理論，有助于我們利用比較科學(xué)的方式，對(duì)煤礦礦井的安全系數(shù)的提高，進(jìn)行系統(tǒng)性的升級(jí)。

沖擊傾向性理論：根據(jù)不同煤層，巖爆烈度發(fā)生變化這一特點(diǎn)，提出了沖擊傾向煤巖體的理論。沖擊礦壓的發(fā)生不僅僅與煤巖層的沖擊特點(diǎn)和煤巖層的組合形式有關(guān)而且與煤礦壓的沖擊傾向性有密切聯(lián)系。

影響沖擊礦壓發(fā)生的開(kāi)采技術(shù)，開(kāi)拓布置的因素有：采煤方法、煤柱大小、采掘程序、放炮等。

為了有效地控制爆破，第一步是挖掘煤礦時(shí)對(duì)可能發(fā)生的沖擊礦壓壓力進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確定沖擊礦壓危險(xiǎn)性類(lèi)別以及系數(shù)，做好預(yù)防工作。目前，中國(guó)對(duì)沖擊礦壓危險(xiǎn)性分析方法主要有：根據(jù)數(shù)值模擬分析，綜合指數(shù)法，煤炭和巖屑法和沖擊傾向性法。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)巖爆可能發(fā)生的目的地和位置，通過(guò)使用上述沖擊礦壓的危險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)方法，能夠更準(zhǔn)確地確定巖石破裂產(chǎn)生釋放能量的大小。

我們可以從兩個(gè)方面來(lái)思考一些合理科學(xué)的方式，來(lái)應(yīng)對(duì)沖擊礦壓帶來(lái)的危害。根據(jù)巖爆發(fā)生的范圍大小，位置和原因，我們應(yīng)該做一個(gè)對(duì)抗的良方，采取合理的措施來(lái)減輕或防止巖爆。一般來(lái)說(shuō)，采取不同的防治措施所帶來(lái)的效果是不盡相同的，只要掌握了沖擊礦壓的作用機(jī)理以及各種防治措施，因地制宜的將它們運(yùn)用到實(shí)際中即可。防治沖擊礦壓方法的選取原則有如下三條：改變煤巖物理學(xué)性質(zhì)、減少采掘空間圍巖內(nèi)的應(yīng)力集中、加強(qiáng)礦壓觀測(cè)。

具體的防治措施包括以下幾點(diǎn)：

二、合理的開(kāi)采工藝，合理的開(kāi)拓布置

其中，煤層注水是我國(guó)最早采用的防治措施之一，此外還采用了鉆孔卸壓和卸壓爆破等措施。但是多數(shù)的礦井都是結(jié)合本礦的開(kāi)采技術(shù)，開(kāi)采工藝來(lái)綜合的運(yùn)用各種防治方式。這些措施的實(shí)質(zhì)就是人為的改變煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)從而達(dá)到防治沖擊發(fā)生或者減少發(fā)生的次數(shù)及強(qiáng)度的目的。

由于沖擊礦壓具有突發(fā)性和隨意性，因此我們必須采取早期預(yù)報(bào)與及時(shí)預(yù)報(bào)相結(jié)合的方式，使用不同的方式來(lái)進(jìn)行綜合的預(yù)測(cè)；盡管人們對(duì)于沖擊礦壓的原理以及防治措施的研究工作已經(jīng)進(jìn)行了很多年了。但是這些原理知識(shí)只能從某一角度來(lái)解釋沖擊礦壓發(fā)生的原因，因此我們對(duì)于礦壓形成的機(jī)理模型的建立必須要與實(shí)際聯(lián)系，使其不斷完善和發(fā)展，要想從根本上解決礦壓給生產(chǎn)帶來(lái)的問(wèn)題，除了對(duì)于沖擊礦壓的產(chǎn)生機(jī)理做深刻的研究之外還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)煤原巖體的應(yīng)力和沖擊礦壓礦區(qū)地的應(yīng)力場(chǎng)的測(cè)量與數(shù)值方法的計(jì)算研究，采取必要的防治措施，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

結(jié)束語(yǔ)

基于目前我國(guó)的發(fā)展水平，還有技術(shù)等方面的欠缺，我們?cè)诿旱V這方面的努力，還需要付出的更多。只有在技術(shù)和知識(shí)方面達(dá)到一定的水平，我們才能夠在防治措施上得到更多的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1].李旭東，礦井避難硐室研究與設(shè)計(jì) [J]，中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)2010年