巴彥那木拉

摘要：沖擊地壓作為煤礦開采過程中的發(fā)生的特殊礦山動(dòng)力事件，不僅阻礙煤礦開采進(jìn)度和開采效率，還會(huì)對(duì)工作環(huán)境的安全性產(chǎn)生了極大的危害，除此以外，由沖擊地壓引發(fā)的瓦斯突出、煤層自燃、冒頂?shù)仁鹿蕦映霾桓F，井下施工人員的人身安全無法得到保障。我國目前煤礦開采的強(qiáng)度不斷加大，隨著開采深度不斷增加，沖擊地壓的頻率和強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。本文闡述了開采過程中沖擊地壓發(fā)生的原因和特征，并介紹了幾種常見的沖擊地壓防治技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦采掘;沖擊地壓;防治技術(shù);應(yīng)用

引言

隨著我國的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)于能源的需求量也水漲船高，因此加大礦井開采力度是必由之路，但是由于礦井開采深度的加大，煤礦沖擊地壓的影響不容小覷，對(duì)開采效率和工作人員的生命安全都產(chǎn)生了危害。煤礦的開采深度和沖擊地壓的頻率次數(shù)之間呈正相關(guān)，即隨著開采力度的加大，沖擊地壓的影響還會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。煤礦開采事業(yè)本身就具備一定的危險(xiǎn)性，需要做好充分的安全保障和預(yù)防，因此為了確保開采過程順利安全，盡最大可能提升開采質(zhì)量，保障工作人員人身安全，就必須重視技術(shù)研究，充分了解沖擊地壓形成特征，采取針對(duì)性的防治技術(shù)。

1沖擊地壓的表征和破壞機(jī)理

沖擊地壓又稱“巖爆”，在發(fā)生時(shí)通常伴隨著巷道、采煤工作面周邊巖體結(jié)構(gòu)破壞甚至垮落的現(xiàn)象，同時(shí)伴有巨大的震動(dòng)、爆炸的聲響，對(duì)煤礦開采支架、工作面造成巨大損失，嚴(yán)重阻礙了煤礦開采的進(jìn)度。這些表面特征的形成是由一系列復(fù)雜的內(nèi)部變化帶來的，煤礦開采本身為了保持穩(wěn)定性，需要保證采煤工作面周邊的應(yīng)力穩(wěn)定，但在受到?jīng)_擊之后，穩(wěn)定的應(yīng)力產(chǎn)生變動(dòng)，周邊壓力降低，原有應(yīng)力受力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S形態(tài)。應(yīng)力波動(dòng)發(fā)生變化之后，煤礦開采周邊工作面出現(xiàn)軟弱層，其脆性導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)在受到力的沖擊之后極易破碎。破碎的煤巖體成為了危險(xiǎn)品，在力的作用下呈現(xiàn)拋物線運(yùn)動(dòng)，沖擊地壓事故也隨之發(fā)生。

2沖擊地壓形成原因

2.1理論原因

關(guān)于沖擊地壓形成的原因，目前被廣泛接受的主要有四個(gè)理論：（1）強(qiáng)度理論。強(qiáng)度理論是以煤巖體自身的應(yīng)力大小作為基礎(chǔ)，認(rèn)為其承受的壓力大于承受限度時(shí)，沖擊地壓也隨之發(fā)生。（2）能量理論。能量理論以能量作為主要基礎(chǔ)，將沖擊地壓的產(chǎn)生歸結(jié)于煤礦開采周邊煤巖體釋放的放量過大。這種理論是有依據(jù)的，由于我國的開采力度逐漸增強(qiáng)，原有的開采平衡遭到破壞，釋放的能量往往高于煤巖體自身消耗的能量。（3）沖擊傾向理論。沖擊傾向理論將煤巖體本身的破壞力納入考慮，該理論的研究對(duì)于數(shù)據(jù)要求較高，需要采集沖擊地壓可能度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。（4）組合理論。沖擊地壓的形成往往不是由于其中一個(gè)原因造成的，分析目前國內(nèi)發(fā)生的沖擊地壓情況，我國的煤礦采集難度大，主要是由于煤巖體周邊強(qiáng)度大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)脆性高，因此沖擊地壓的發(fā)生多由以上幾種理論組合形成[1]。

2.2發(fā)生原因

沖擊地壓通常和煤礦開采深度成正比，分析我國沖擊地壓發(fā)生的案例，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤礦開采深度達(dá)到-500m水平，600m垂直深度時(shí)，發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)系數(shù)大大增強(qiáng)。沖擊地壓的發(fā)生通常是建立在應(yīng)力發(fā)生改變的基礎(chǔ)上，應(yīng)力劇烈波動(dòng)的同時(shí)，源動(dòng)力也不斷增強(qiáng)，沖擊地壓就隨之發(fā)生。應(yīng)力的來源主要來自于煤巖體開采上方的堅(jiān)硬巖層，未開采時(shí)堅(jiān)硬巖層的厚度可達(dá)幾十米，隨著開采強(qiáng)度不斷加大，深度不斷加深。巖層裸露面積增大，砂巖層發(fā)生下沉，砂巖層下沉對(duì)周邊帶來的集中應(yīng)力和煤巖體開采過程中不斷釋放的能量共同形成了沖擊壓力。

3煤礦采掘過程中沖擊地壓防治技術(shù)的應(yīng)用

3.1應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是通過科技手段對(duì)煤巖體開采周邊應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而判斷沖擊壓力發(fā)生的可能性和沖擊性。（1）鉆屑率指標(biāo)法。通過使用小鉆頭對(duì)煤巖體開采周邊巖層打孔判斷出屑量完成，出屑量的多少和出屑狀況可以顯示煤巖層內(nèi)部應(yīng)力分布，從而判斷沖擊地壓的危險(xiǎn)系數(shù)和發(fā)生地點(diǎn)[2]。（2）工程地震探測(cè)法。人們可以通過地震波的傳播速度、傳播時(shí)間、傳播特點(diǎn)等判斷煤巖體周邊環(huán)境的應(yīng)力分布，以及發(fā)生沖擊地壓的可能性。為保障安全性和穩(wěn)定性，通過人工的方式形成可控小型地震。（3）地音、微震檢測(cè)法。微震和低音的傳播表征也能夠起到判斷沖擊地壓的作用。通過設(shè)備發(fā)出低音、微震，采集聲音傳播速率判斷沖擊地壓的沖擊性。（4）綜合測(cè)定法。即將以上三種方法進(jìn)行糅雜，通過各式各樣的組合來起到更好的檢測(cè)效果[3]。

3.2鉆孔卸壓防治技術(shù)

鉆孔卸壓技術(shù)的核心要點(diǎn)，就是對(duì)煤巖體周邊進(jìn)行鉆孔，通過破壞周邊巖體來釋放高壓、高應(yīng)力，避免由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致沖擊地壓。煤層卸壓鉆孔過程中，需要確定鉆孔區(qū)域、深度、直徑、間距等參數(shù)要求。之后要重點(diǎn)做好煤層卸壓鉆孔布置工作，比如在對(duì)掘進(jìn)巷道工作面來說，如果是弱等和中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)，一般需要1或2個(gè)鉆孔，如果是強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)區(qū)，就需要“三花”布置3個(gè)鉆孔;對(duì)于回采巷道來說，需要依據(jù)煤柱護(hù)巷工作面寬度，進(jìn)行卸壓鉆孔的具體設(shè)計(jì)。另外，還要做好解危鉆孔方面的施工。

3.3卸壓爆破技術(shù)

卸壓爆破技術(shù)對(duì)爆破環(huán)節(jié)的要求較高，因?yàn)樵诿簬r體周邊進(jìn)行定點(diǎn)爆破容易造成垮落、坍塌的危險(xiǎn)，因此必須在爆破前對(duì)開采狀況、煤層受力結(jié)構(gòu)等進(jìn)行充分探查。卸壓爆破有兩個(gè)主要作用，首先通過定點(diǎn)爆破可以釋放煤巖體的能量，降低沖擊地壓的危險(xiǎn)系數(shù)，其次通過卸壓爆破可以有效地在煤巖體周邊形成裂縫，改變煤層受力結(jié)構(gòu)，起到分散應(yīng)力、降低彈性強(qiáng)度和工作面回采時(shí)頂板充分垮落的作用。在進(jìn)行卸壓爆破之前，要做好充分的勘探工作，可以通過鉆屑法檢測(cè)煤巖體周邊環(huán)境，提前做好爆破布置，預(yù)先制定后續(xù)處理計(jì)劃[4]。

3.4煤層注水技術(shù)

煤層注水技術(shù)操作難度低，是目前我國煤礦開采過程中防范沖擊地壓最廣泛的防治技術(shù)之一。煤層注水主要包括頂板、壓注兩種常見方法，通過對(duì)注水周期的合理把控，利用煤層本身的孔隙和透水性，改變煤層受力結(jié)構(gòu)，降低煤層內(nèi)部能量釋放和繼續(xù)彈性，起到增加塑性、分散應(yīng)力、提高承受強(qiáng)度的作用，從根本上降低了沖擊地壓發(fā)生的可能性。煤層注水技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于可以通過機(jī)械操作替代人工，很大程度上增加了安全性和穩(wěn)定性，保障了工作人員的人身安全。

結(jié)語

煤礦開采行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。沖擊地壓作為煤礦開采過程中的一種常見災(zāi)害，極大地阻礙了煤礦開采的進(jìn)度，甚至可能危害到工作人員的人身安全。為了促進(jìn)煤礦開采可持續(xù)發(fā)展，我國應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性的解決措施，針對(duì)沖擊地壓可能發(fā)生的原因進(jìn)行重點(diǎn)防治。

參考文獻(xiàn)：

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