(石嘴山市旭億測繪公司，寧夏 石嘴山 753000)

0 引言

隨著開采技術(shù)的不斷發(fā)展，相應(yīng)的開采深度也不斷增加，從而對礦井的發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)，對于礦井而言，需要應(yīng)對更加復(fù)雜的地質(zhì)條件的考驗，諸如高地溫、高瓦斯、高地壓等等。與此同時動力災(zāi)害隨之產(chǎn)生，比如沖擊地壓、煤與瓦斯突出、巷道圍巖變形等等。

1 礦井地質(zhì)災(zāi)害特征

1.1 沖擊地壓特征

沖擊地壓主要是指在開采過程中由于脆性煤巖體出現(xiàn)變形的瞬間釋放引發(fā)的強烈圍巖震動的現(xiàn)象。當(dāng)進行深度開采時，通常在垂直位置具有較大的應(yīng)力，因此在巷道以及相應(yīng)的工作面形成應(yīng)力集中，最終使得巷道圍巖出現(xiàn)了塑性變形，并且裂紋逐漸增加，從而嚴(yán)重削弱了巷道的穩(wěn)定性。沖擊地壓災(zāi)害通常對于積聚的高能量瞬間釋放的現(xiàn)象而言，主要表現(xiàn)為以下幾點：突發(fā)性，復(fù)雜性，破壞性。

1.2 煤與瓦斯突出的特征

煤與瓦斯突出主要是指在實施開采時，工作面前方煤體攜帶大量瓦斯向著作業(yè)空間突然流動的現(xiàn)象。這時煤層不斷積累能量，使得煤層出現(xiàn)裂紋以及裂紋位置承壓能力降低，最終瓦斯變成游離狀態(tài)。通常煤與瓦斯突出災(zāi)害不僅表現(xiàn)出緩沖性，而且還有瞬發(fā)性。所謂突發(fā)性是指瓦斯積累的瞬間性。瞬發(fā)性是指瓦斯爆發(fā)過程比較短，瞬間釋放能量，從而造成圍巖噴出，導(dǎo)致?lián)p壞機器以及人員的傷亡等。

1.3 礦井突水的特征

通過對煤礦突水事故進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，進入礦井或者采空區(qū)的水主要是由于巷道底板高壓水通過導(dǎo)水裂隙所致，其事故率可以達到85%。煤礦壓力主要來源于底板承壓水，主要是由于該煤層處于奧陶系灰?guī)r的地質(zhì)，其具有如下特點：富水性強以及水壓高隔水層薄等，由此給該煤層帶來較多的礦井發(fā)生突水事故。底板承受水壓隨著礦層的增加而不斷加大，與此同時導(dǎo)水裂隙以及斷層更加增加了礦井發(fā)生突水事故。為了體現(xiàn)安全施工的理念，因此在施工的過程中，必須秉持 “有疑必探，先探后掘”的原則，對于每一個區(qū)域都要時刻注意超前防治水，這樣才可以有效地防止礦井發(fā)生突水災(zāi)害，不僅可以有效地保障一線員工的生命安全，減少不必要的經(jīng)濟損失，而且可以極大地提高生產(chǎn)效率。

1.4 頂板災(zāi)害的特征

頂板災(zāi)害主要是指在實施回采的過程中，導(dǎo)致三向應(yīng)力平衡失調(diào)，而頂板巖層受到來自于自身重應(yīng)力的影響，致使頂板出現(xiàn)裂紋以及離層。假如達到頂板巖層所能承受的應(yīng)力極限，那么往往會出現(xiàn)頂板災(zāi)害，為此需要對頂板采取支撐保護的措施。通過對礦井進行頂板支護措施進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前主要采用如下方法：錨桿、錨網(wǎng)、金屬網(wǎng)等。

2 礦井地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測方法

2.1 沖擊地壓預(yù)測方法

通常沖擊地壓危險性預(yù)測主要針對特定的煤層預(yù)測沖擊地壓發(fā)生可能性的大小。主要有如下2種方法：①鉆屑法。②地音監(jiān)測以及相應(yīng)的微震監(jiān)測等為主的地球物理監(jiān)測法。前者借助對煤層鉆孔時，排出來的煤粉量為標(biāo)準(zhǔn)進行沖擊危險性的判斷，后者主要借助檢測設(shè)備收集的信號分析，進而對沖擊危險性進行分析。通過分析沖擊礦井鉆屑監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到了工作面鉆屑法預(yù)測沖擊地壓危險性指標(biāo)，如表1所示。

表1 鉆屑法預(yù)測沖擊地壓指標(biāo)

2.2 煤與瓦斯突出預(yù)測方法

在應(yīng)對礦井煤以及瓦斯突出問題，主要有如下2種：①礦山統(tǒng)計法，主要是依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)進行分析。②分源預(yù)測法，其主要是以煤層瓦斯含量參數(shù)為研究對象，最終進行事故預(yù)測。對于礦山統(tǒng)計法，其屬于傳統(tǒng)的預(yù)測方式，因此具有較大的限制性，緊緊局限于具有類似的地質(zhì)礦井才可以實施。當(dāng)前使用較多的是分源預(yù)測法，其可以有效地對工作面瓦斯涌出量實現(xiàn)合理的預(yù)測，其原理圖如圖1所示。

圖1 礦井瓦斯涌出關(guān)系示意圖

通過分析圖1可以發(fā)現(xiàn)，礦井瓦斯主要來源于如下3個環(huán)節(jié)：①生產(chǎn)采區(qū)掘進。②已采空區(qū)。③回采工作面。對于生產(chǎn)采區(qū)瓦斯的治理而言主要實施如下2種方式：高位鉆孔抽放、尾巷抽采。對于采空區(qū)瓦斯的治理主要借助埋管方式。

2.3 礦井突水預(yù)測方法

實踐表明對于礦井突水事故而言，通?？梢詫嵤┪锾郊夹g(shù)以及地質(zhì)雷達探測技術(shù)，這樣可以有效地檢測出富水異常區(qū)，與此同時借助鉆孔技術(shù)實施驗證，這樣才可以有效地保證檢測的準(zhǔn)確性。在實施鉆孔技術(shù)實施驗證的過程中，鉆孔數(shù)量需要依據(jù)異常區(qū)的位置以及對應(yīng)的巷道掘進方向為基準(zhǔn)。通?？讛?shù)量大于2個，孔距大于30 m，傾角范圍-10°～20°。鉆孔布置最重要的參數(shù)為鉆孔超探距離，其計算公式公式為：

式中：k表示礦井的安全系數(shù)；1表示巷道的寬度，單位m；P表示巷道底板所承受水壓，單位MPa； Kp表示煤的抗拉強度，單位MPa。

在進行區(qū)域超前防治水時，核心的技術(shù)是井下鉆孔注漿加固技術(shù)，通?？梢栽谙锏赖装邈@孔進而實現(xiàn)疏水降壓，與此同時可以進行注漿加固。對于巷道出現(xiàn)斷層等情況，主要由于底板破碎等現(xiàn)象導(dǎo)致導(dǎo)水裂隙帶出水，因此需要對其注漿加固，這樣可以有效地保障工作面不出現(xiàn)涌水。

2.4 頂板災(zāi)害的預(yù)測方法

頂板災(zāi)害主要有如下幾種：冒頂、切頂，其對人員構(gòu)成極大危害。實踐表明要想有效地避免頂板災(zāi)害，需要采用如下幾種措施：增設(shè)支架載荷監(jiān)測、頂?shù)装逡平勘O(jiān)測、采高監(jiān)測、前方支承壓力監(jiān)測。這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)不利因素，從而能夠及時采取預(yù)防措施，極大地降低風(fēng)險。

3 結(jié)語

本文首先對礦井頂板災(zāi)害、突水災(zāi)害、煤與瓦斯突出災(zāi)害、沖擊地壓災(zāi)害表現(xiàn)出的特點進行分析，接著對常見災(zāi)害提出了預(yù)測方法。最終，制定了預(yù)防礦井危害的措施，從而有效地保證了礦井的安全。