劉慶來(lái)　滿操

摘 要：沖擊地壓是當(dāng)前煤礦開(kāi)采中主要的災(zāi)害因素之一，對(duì)于其形成機(jī)理及防治措施的掌握，將有效的保證煤礦開(kāi)采中的施工及人員安全，提升煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。同時(shí)，隨著煤礦開(kāi)采行業(yè)的不斷發(fā)展，其開(kāi)采所需的技術(shù)要求也逐步提高，沖擊地壓作為煤礦領(lǐng)域的難題，必須予以有效的解決，并在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中不斷進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，隨時(shí)掌握礦井煤層的變化，加強(qiáng)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的防控能力，以保證煤礦開(kāi)采企業(yè)免受沖擊地壓災(zāi)害的影響，提升我國(guó)煤礦開(kāi)采的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：煤礦沖擊地壓;發(fā)生機(jī)理;防治技術(shù)

1 國(guó)內(nèi)煤礦沖擊地壓基本特點(diǎn)

在我國(guó)，煤礦沖擊地壓出現(xiàn)于回采工作面的情況較少，出現(xiàn)于回采巷道、掘進(jìn)巷道的情況較多，其原因是綜放開(kāi)采法推廣和應(yīng)用以后，綜采的支架可以對(duì)沖擊低壓產(chǎn)生的動(dòng)載進(jìn)行抵抗，巖巷的煤礦沖擊地壓一般表現(xiàn)出巖爆的形式，比如徐州龐莊煤礦。近些年，含瓦斯煤層也頻繁出現(xiàn)煤礦沖擊地壓，例如，我國(guó)有多個(gè)礦井由于異常的瓦斯涌出而產(chǎn)生煤礦沖擊地壓，這些礦井包括阜新孫家灣、兗州北宿等，同時(shí)，我國(guó)鶴崗南山、平頂山十礦等礦井出現(xiàn)煤礦沖擊地壓后誘發(fā)出大量的瓦斯和煤，這些都是我國(guó)沖擊地壓的特征。

2 煤礦沖擊地壓的發(fā)生機(jī)理

通常，煤礦沖擊地壓的發(fā)生都是有一些條件的，是煤層以及應(yīng)力等共同影響的結(jié)果。沖擊地壓出現(xiàn)的主要條件是煤巖體，具備較強(qiáng)的沖擊傾向性。煤巖體積累的彈性應(yīng)變能可以釋放的足夠空間是發(fā)生沖擊地壓的前提條件，而出現(xiàn)沖擊地壓的誘發(fā)條件是煤巖體積累能量的應(yīng)力加載。必須要兼具以上這些條件，才有可能出現(xiàn)沖擊地壓。結(jié)合煤巖沖擊失去穩(wěn)定性的物理特點(diǎn)，可以將沖擊地壓劃分為三大類，一是巖爆型沖擊地壓，二是頂板垮落型沖擊地壓，三是構(gòu)造型沖擊地壓。首先，巖爆型沖擊地壓主要是指煤巖體一直積累彈性應(yīng)變能，在能量上升到煤巖的最大承載力時(shí)，煤巖就會(huì)出現(xiàn)瞬間爆炸的情況，其具體表現(xiàn)是彈射以及拋出媒體。然后，頂板垮落性沖擊地壓，主要是指推過(guò)回采工作面后，上部較厚而硬度較高的頂板始終沒(méi)有垮落，在懸頂面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，頂板瞬間出現(xiàn)折斷而造成的沖擊波強(qiáng)烈性損壞。最后，構(gòu)造型沖擊地壓通常出現(xiàn)在構(gòu)造條件相當(dāng)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，因?yàn)闃?gòu)造應(yīng)力過(guò)于集中導(dǎo)致的煤巖失去穩(wěn)定性沖擊損壞。從外，結(jié)合不同的出現(xiàn)位置，能夠?qū)_擊地壓劃分為兩大類，一是掘進(jìn)沖擊地壓，二是回采沖擊地壓。首先，掘進(jìn)沖進(jìn)地壓通常出現(xiàn)在巷道掘進(jìn)中，與巷道的布局位置以及布局方法存在聯(lián)系。其次，回采沖擊地壓出現(xiàn)在回采工作面的推進(jìn)中，一般和回采工作面的回采時(shí)間以及長(zhǎng)度存在聯(lián)系。

3 煤礦沖擊地壓的監(jiān)測(cè)技術(shù)

3.1 圍巖變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

由于煤礦開(kāi)采的縱深推進(jìn)，會(huì)逐步導(dǎo)致其巷道產(chǎn)生大量移動(dòng)和變形，最突出的表現(xiàn)是煤層頂板出現(xiàn)下移，致使礦井內(nèi)通風(fēng)、運(yùn)輸及行人造成顯著的影響。通過(guò)實(shí)踐表明，當(dāng)?shù)V井巷道形變?cè)黾哟螅f(shuō)明煤層巖質(zhì)較為松軟，煤體的剛度也相對(duì)較小，此情況下不易發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害。而當(dāng)巷道形變量變小時(shí)，則表明煤體剛性強(qiáng)，發(fā)生脆性破壞的概率也隨之增加。此時(shí)的煤層內(nèi)部所蘊(yùn)含的能量相對(duì)比前者更為巨大，由此可判斷其發(fā)生巖爆的可能性大大增加，因此礦井巷道形變量是有效預(yù)測(cè)沖擊地壓的重要方法。

3.2 鉆屑技術(shù)

鉆屑技術(shù)是在預(yù)測(cè)煤礦沖擊地壓形成的有效方法，它主要是通過(guò)在煤體中進(jìn)行鉆孔，在不同的位置提取煤粉量，以掌握煤體的變化規(guī)律并進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一般情況下，當(dāng)不同深度的煤粉量超過(guò)其極限值時(shí)，將極可以發(fā)生沖擊地壓，而如果鉆孔深度是煤層開(kāi)采深度的倍時(shí)，則發(fā)生沖擊地壓的可以性大大減小。鉆屑法由于受到很多限制，且對(duì)于操作技術(shù)要求較高，其實(shí)施相對(duì)困難，但不失為一種有效的沖壓地壓監(jiān)測(cè)方式。

3.3 電磁輻射探測(cè)技術(shù)

電磁輻射探測(cè)是基于現(xiàn)代科技的一種監(jiān)測(cè)方法，它依賴于對(duì)煤巖體特變化所產(chǎn)生的輻射特征進(jìn)行判斷，進(jìn)而對(duì)瓦斯風(fēng)險(xiǎn)、沖擊地壓等礦井災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)[2]。電磁輻射探測(cè)技術(shù)會(huì)在煤礦的開(kāi)采中對(duì)煤體的變化進(jìn)行密切的監(jiān)視，對(duì)煤體及瓦斯的電磁信號(hào)進(jìn)行充分的分析，當(dāng)電磁信號(hào)變強(qiáng)時(shí)，將增加發(fā)生巖爆及沖擊地壓的可能性。

4 煤礦沖擊地壓防治技術(shù)措施探索

4.1 開(kāi)采解放層

依據(jù)煤層的分析及貯存特點(diǎn)，煤群之間會(huì)存在相對(duì)聯(lián)系性，當(dāng)一個(gè)煤層開(kāi)采完畢后，能夠使相鄰煤層獲得一定時(shí)間段的卸載，也就是彈性能量的釋放，也被煤礦開(kāi)采行業(yè)稱為開(kāi)采解放層。對(duì)于解放層的開(kāi)采應(yīng)當(dāng)選擇無(wú)沖擊傾向，或者沖擊地壓傾向較弱的煤層進(jìn)行，并在開(kāi)采的過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)開(kāi)采時(shí)間及空間的把握，避免在開(kāi)采的過(guò)程中留設(shè)煤柱，在開(kāi)采解放層的過(guò)程中既可上行開(kāi)采也可以下行開(kāi)采。實(shí)施開(kāi)采解放層后，被解放煤層的開(kāi)采時(shí)間一般為2年。同時(shí)，對(duì)解放層的開(kāi)采需要進(jìn)行大量的驗(yàn)證，在條件允許和必要時(shí)進(jìn)行三維模擬，以確保開(kāi)采的可靠性。

4.2 卸壓爆破

卸壓爆破針對(duì)的主要對(duì)象是已經(jīng)形成沖擊危險(xiǎn)的煤體，以通過(guò)爆破的方法使應(yīng)力集中的效應(yīng)減緩。在廣泛的實(shí)踐中表明，卸壓爆破被普遍的應(yīng)用于煤礦沖擊地壓的治理中，其有效性也得到了廣泛認(rèn)可，它具有快速反應(yīng)的特點(diǎn)，是現(xiàn)場(chǎng)解除危機(jī)的有效手段。

4.3 煤層注水

煤層注水是一種超前的煤礦沖擊地壓防治方法，通過(guò)對(duì)煤體進(jìn)行預(yù)注水以改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)，以有效的降低發(fā)生沖擊地壓的風(fēng)險(xiǎn)，也是一種較為有效的防治措施。對(duì)煤層的注水可以利用液壓鉆機(jī)施工法進(jìn)行，孔徑為75-80mm，并依照不同煤層的特點(diǎn)及條件選擇15m的濕潤(rùn)半徑，孔間距13m為宜，孔深25-40m，封孔長(zhǎng)度一般為10-12m，注水壓力值6-12mpa。對(duì)于超前注水防治措施的應(yīng)用，必須要掌握煤層工作面開(kāi)采的特點(diǎn)，對(duì)吸水性好的煤層要提前1個(gè)月，對(duì)吸水性差的煤層要提前2-3個(gè)月，并且在注水的過(guò)程中要不斷提高水壓，進(jìn)行中、高壓注水，以保證對(duì)煤層起到軟化效果。其標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)煤層的含水量達(dá)到3%時(shí)，則煤層的沖擊傾向基本得到消除。

4.4 鉆孔卸壓技術(shù)

鉆孔卸壓技術(shù)主要適用于高地應(yīng)力的賦存環(huán)境條件下。通過(guò)對(duì)煤層進(jìn)行鉆孔，來(lái)起到對(duì)鉆孔周圍煤層儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能進(jìn)行釋放，達(dá)到消除沖擊危險(xiǎn)目的。通過(guò)這樣的鉆孔技術(shù)，可以有效地避免應(yīng)力集中的現(xiàn)象發(fā)生，起到地應(yīng)力的重新分布，同時(shí)也可以使得高地應(yīng)力向其他區(qū)域轉(zhuǎn)移和釋放。

4.5? 增強(qiáng)巷道的支護(hù)

巷道在采煤過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，增強(qiáng)頂?shù)装宓募庸谭绞绞嵌嘣模饕泄靶沃Ъ苤ёo(hù)以及頂幫網(wǎng)索支護(hù)等等，這樣除了可以確保支護(hù)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，還可以方便采煤工作的正常進(jìn)行。在巷道加固工作開(kāi)展前，必須要了解煤礦地質(zhì)條件，重視預(yù)測(cè)以及監(jiān)測(cè)，尤其是受到?jīng)_擊地壓干擾的地區(qū)，對(duì)各種巷道或者巷道的每個(gè)時(shí)間段，都必須要采取有效的強(qiáng)支護(hù)方法，這樣在很大程度上能夠降低沖擊地壓的出現(xiàn)次數(shù)以及強(qiáng)度。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)煤炭資源逐漸向更深的地下開(kāi)采，造成我國(guó)的煤礦沖擊地壓的事故暢游發(fā)生。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)表明，目前我國(guó)的煤礦沖擊地壓事件正在逐漸的表現(xiàn)出了突發(fā)性、多樣性、破壞性、廣泛性、嚴(yán)重性等新的特點(diǎn)，并且發(fā)生概率也在呈現(xiàn)一個(gè)明顯的上升趨勢(shì)。在這一背景下，針對(duì)煤礦沖擊地壓的防治技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]楊光宇，姜福興，李琳，李乃錄，劉朋.煤礦沖擊地壓危險(xiǎn)性的工程判據(jù)研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2018，35（06）：1200-1207+1216.

[2]高偉林.煤礦沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及安全防治措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（20）：110+117.

[3]楊亞帆.煤礦沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及防治措施[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（19）：21-22.

[4]謝濤.煤礦沖擊地壓的特點(diǎn)與防治策略[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018（16）：103-104.