李偉濤

摘 要：沖擊地壓是煤礦生產(chǎn)所面臨的嚴重自然災(zāi)害之一，伴隨著煤炭開采逐漸往深部轉(zhuǎn)移，沖擊地壓發(fā)生的強度和頻繁程度日益增加。同時，生產(chǎn)實踐也表明煤礦沖擊地壓的發(fā)生沒有明顯的前兆，而且在各種類型的煤層、地質(zhì)構(gòu)造、頂板條件下都發(fā)生過這種破壞力極大的動力災(zāi)害現(xiàn)象。一旦發(fā)生，很可能會造成難以估量的經(jīng)濟損失和巨大的人員傷亡。因此，研究沖擊地壓的發(fā)生機理和防治措施是急切的并且非常必要的。

關(guān)鍵詞：煤巖體；沖擊地壓；發(fā)生機理；地質(zhì)構(gòu)造

中圖分類號：TD324 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.096

1 發(fā)生機理

煤巖體在構(gòu)造應(yīng)力以及重力的影響下聚集了大量的彈性能量，在巷道掘進或者工作面推進的過程中，原始的平衡狀態(tài)遭到破壞，當(dāng)應(yīng)力達到煤巖體極限強度時，煤巖體內(nèi)聚集的高強度彈性能量快速地釋放，其中大多數(shù)以動能的形式釋放，并且可能伴隨著響聲和瓦斯等氣體的噴出，對安全生產(chǎn)和工人的安全造成嚴重威脅。

2 影響沖擊地壓的因素

2.1 煤巖體的物理性質(zhì)

煤巖體的彈性、硬度和濕度等都是影響其發(fā)生沖擊地壓事故的重要物理性質(zhì)。巖體彈性的變形程度與能量聚集程度密切相關(guān)，在一定程度上可以表明發(fā)生沖擊地壓可能性的大小。煤巖體的彈性變形程度大，發(fā)生事故的可能性就大。在彈性變形小的煤巖體中，其變形大部分都是塑性變形，發(fā)生事故的可能性就大大降低。此外，如果煤巖體中含有的水分較少，變形的能力就會增大，從而更容易積聚能量發(fā)生沖擊地壓事故。

2.2 開采的深度

根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，開采深度越大，發(fā)生沖擊地壓的可能性就越大。這是因為煤巖體的埋深越大，受到重力的影響就越明顯，煤體所具有的原始應(yīng)力也就越大。一旦應(yīng)力超過煤體的極限強度，就會發(fā)生沖擊地壓。但是，這個深度會根據(jù)各個地區(qū)煤體和巖體的某些物理特性發(fā)生改變，因此各個地區(qū)發(fā)生沖擊地壓事故的臨界深度是不同的。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

沖擊地壓事故在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，比如斷層、褶皺、煤層厚度發(fā)生改變等地應(yīng)力較大的地方發(fā)生的概率比較大。當(dāng)工作面推進到具有斷層、褶皺等地應(yīng)力高度集中的區(qū)域內(nèi)時，在超前采動壓力的影響下，煤巖體積聚的彈性能量極易突然釋放，造成沖擊地壓。而在構(gòu)造應(yīng)力已經(jīng)得到釋放的區(qū)域，比如背斜側(cè)方向上寬緩的地方，由于應(yīng)力的提前釋放，發(fā)生沖擊地壓的危險性會大幅度降低，甚至不會發(fā)生沖擊地壓。

2.4 開采方法

采用的采煤方法和采煤工藝不同，礦山壓力的分布范圍和大小也存在區(qū)別。如果巷道在掘進的過程中交岔點多，巷道數(shù)量多，并且留設(shè)的煤柱也多，就很容易造成多重支承壓力相互重疊的現(xiàn)象，使這一區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境變得更加復(fù)雜，該區(qū)域發(fā)生沖擊地壓的可能性就增大。

3 防治事故的措施

3.1 煤層注水

沖擊地壓的發(fā)生與煤巖體的含水量密切相關(guān)。向煤巖體注水后，其含水量增加，煤體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，塑性變形的能力改變，從而能夠降低煤巖體內(nèi)聚集的彈性勢能，降低事故發(fā)生的概率。

3.2 改進巷道支護方式

在容易發(fā)生沖擊地壓事故的巷道中，可以采取錨噴網(wǎng)索等主動支護的方式，根據(jù)現(xiàn)場礦壓顯現(xiàn)的實際情況，在頂板變形量較大的區(qū)域提高支護能力，可以增加單體液壓支柱的數(shù)量或者采用垛式支架等加強對巷道的支護，防止出現(xiàn)當(dāng)沖擊地壓事故發(fā)生時巷道遭到大范圍的破壞，甚至出現(xiàn)巷道被完全堵死的情況。

3.3 局部綜合性的防治措施

通過采取瓦斯抽放、煤層注水、切頂卸壓等一系列局部綜合性措施，可以大幅度降低沖擊地壓事故發(fā)生的可能性。在工作面開采之前，先對前方的煤體進行鉆孔施工，抽取煤層中的瓦斯，使煤層中的瓦斯壓力降低。同時，還需要在超前工作面選擇合適的距離和密度設(shè)置卸壓鉆孔，切斷應(yīng)力的傳播途徑，使應(yīng)力在可控的范圍內(nèi)得到釋放，并且將這些鉆孔作為高壓注水孔。鉆孔在施工以及卸壓的過程中，其孔壁上會產(chǎn)生一系列裂縫，注入鉆孔的水可以在煤體的裂隙與空隙之中滲透、運動，增加煤體中水分的含量，從而改變煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，減少彈性能量的聚集。

4 結(jié)論

通過上述分析，得出以下3點結(jié)論：①煤體所受到的高強度的應(yīng)力是導(dǎo)致沖擊地壓的直接原因，避免事故發(fā)生的關(guān)鍵在于控制煤體的應(yīng)力大小和分布范圍，同時，防治沖擊地壓可以通過控制應(yīng)力來實現(xiàn)。②影響沖擊地壓事故的因素有很多，事故的發(fā)生也是多種因素共同作用的結(jié)果，包括開采深度、斷層、褶皺等的影響，煤體本身的物理力學(xué)性質(zhì)和開采方法等。③防治沖擊地壓的措施是被動的，主要是為了發(fā)生事故時盡可能地減少危害和損失，可采取煤層注水、改進支護方式、卸壓鉆孔等多種方式。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕