煤矿防治冲击地压监察方法研究

高昊锐

摘要：煤矿冲击地压是一类动力破坏，其在破坏的过程中容易引起安全事故，如瓦斯爆炸、矿井坍塌等，导致煤矿开采面临着安全威胁。我国不同类型的煤矿中，都存在冲击地压的可能性，必须全面做好防治工作，预防冲击地压对煤矿的影响，保护煤矿开采的环境，消除煤矿地层          内潜在的动力破坏，进而防护煤矿冲击地压的破坏。鉴于此，本文主要分析探讨了煤矿冲击地压防治措施，以供参阅。

关键词：煤矿；冲击地压；防治措施

引言

冲击地压是矿山开采中发生的煤岩动力现象，是威胁煤矿安全生产的严重灾害之一。这种动力灾害通常是在煤岩力学系统达到极限强度时，聚积在煤岩体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放， 在井巷发生爆炸性事故，造成煤岩体振动和破坏，动力将煤岩抛向井巷，  同时发生强烈声响，造成设备、井巷的破坏，人员的伤亡等。冲击地压可能还会引发其它矿井灾害，尤其是瓦斯煤尘爆炸、火灾以及水灾， 破坏通风系统，严重时造成地面震动和建筑物损坏等。

1煤矿冲击地压现象概述

冲击地压通常是在煤岩力学系统达到极限强度时，以突然、急剧、 猛烈的形式释放弹性能，导致煤岩层瞬时破坏并伴随煤粉的冲击，造成井巷的破坏及人身伤亡事故。综合分析我国各主要矿井所发生的冲击地压现象可以看出，我国冲击地压通常可分为煤层冲击和岩层冲击

（按参与冲击矿压的岩体类别划分），重力型、构造型、震动型和综合型（按应力来源和加载形式划分），弹射、煤炮、微冲击和强冲击（按显现强度划分），轻微冲击、中等冲击和强烈冲击（按震级及抛出煤量划分），一般冲击地压、破坏性冲击地压、冲击地压事故（按冲击地压的破坏后果划分）等多种类型的冲击地压。但进一步分析可知， 无论是哪种类型的冲击地压现象，均是应力作用导致煤岩体突然破坏的结果，只不过应力的来源、大小和表现形式等要素的不同而已。因此，  研究和防治冲击地压，重要的是如何监测煤岩体应力的大小与变化， 如何控制煤岩体的应力。当然，煤岩体中的应力可概括地分为原岩应力和采动应力，原岩应力不能控制，采动应力可以控制。

2冲击地压发生的机理

（1）强度理论。矿井深处的煤体和围岩被硬度较高的顶底板紧紧约束，难以变形。同时，因为煤体受到向内的压力，产生了较大的变形，弹性能逐渐积累，在煤体夹持带内形成一片高压高能区域，通常这种区域在煤壁附近。当事故发生时，由于弹性能积聚区内的应力突然加大，或者煤层内的系统阻力突然减小，煤体和围岩积蓄的巨大弹性能瞬间释放，在巨大的动力作用下，岩体抛向开采过后的空白空间，  从而形成冲击地压。（2）能量理论。事故发生前，矿体和周围岩体构成一个力学平衡的系统。当事故发生时，外界干扰破坏了这种平衡状态，破坏消耗的能量小于破坏后释放的能量，那么就会产生冲击地压。

（3）冲击倾向理论。通过实验发现，如果安全极限值小于煤体的冲击倾向度，那么就有可能出现冲击地压。所以，在煤矿的安全生产过程中，  可以通过冲击倾向度这种度量指标进行冲击地压灾害身故的预测和防治。（4）失稳理论。根据大量实验可以测得了煤体的“应力—应变” 曲线，从曲线中可以看出煤体抗变形能力的变化情况。在一个不稳定的系统中，一个外部细小的干扰就有可能打破系统的平衡，使得煤体突然间释放巨大能量，造成极大的破坏，形成冲击地压。

3冲击地压防治措施

3.1设计防治方案

煤矿冲击地压防治方案设计，是一项前提条件，目的是在煤矿冲击地压中提出有效的治理思路。例如：某煤矿的防治方案分为三个部分，  主要是防治煤矿设计、准备及开采阶段的冲击地压，方案中明确了监测技术的应用，规划了冲击地压的预警限度，先掌握煤矿开采的现场， 再实行方案分配。煤矿冲击地压防治方案，提高了防治策略的稳定性。

3.2冲击地压预测措施

首先，降低应力的集中，避免采深大、应力高的弊端。（1）超 前制造保护层：制造开采保护层是预防煤矿发生冲击地压现象的一项有效的区域性防范措施；（2）无煤柱开采，在采区内不留煤柱和煤体

突出部分，禁止在邻近层煤柱的影响范围内开采；（3）合理安排开采  顺序：有时候需要在采煤工作面前方掘进巷道，必要时还应在岩石或 安全层内掘进巷道，避免出现冲击地压现象。其次，采用合理的布置 和开采方法。众多开采煤矿的实践表明，安排合理的煤矿开采布置和 方法对于避免应力集中和叠加，对开采煤矿过程冲击地压的发生影响 极大。多数冲击地压是由开采技术不当所造成，局部区域性措施，耗 费大，效果不佳。合理的开采布置和方式是冲击地压防治的根本性措 施。最后，根据实际情况采取不同的预测措施。（1）发生过冲击地压  的矿井大都积累了一些经验教训，在总结和利用经验类比法对工作面 进行冲击危险程度的划分，圈定几个特别区域：断层、褶曲、煤层突 然变化区域；采空区周围；本层或邻层边界或遗留煤柱影响区等区域， 日常施工中要特别注意此类位置的防治和预测。（2）钻屑法通过在煤  层中打钻孔，据其排粉量、相关动力现象等，达到预测目的一种简单 易行的预测方法。（3）利用人工方法造成地震，探测该地震波的传插  速度，编制出关系图，结合矿井地质和开采技术条件具体分析、判断 发生冲击地压的可能性。

3.3冲击地压灾害具体防治

方法一：降低应力的集中。（1）设置保护层；（2）无煤柱开采， 不在邻近层煤柱的影响区域内挖掘，并且消除挖掘区域内的煤柱和煤体突出部分；（3）合理设置开采程序，禁止在采煤工作面前方对采和追采；（4）在切眼掘进期间可以采用过大钻孔卸压方法（5）在煤柱集中区域采用巷道卸压方法。方法二：采用合理的开拓布置和开采方式。为了避免应力集中和叠加，应采用合理的开拓方案和开采方式， 防止冲击地压事故的发生。大量案例表明，因为临到煤层开采时不合理的开拓开采方式就能以更改，只能利用局部手段整治，而且耗费很大，效果有限，所以为了预防冲击地压事故的发生，一开始就需要掌握正确的开采技术，采用合理的开拓方案。方法三：开采解放层。根据实验数据，开采解放层可以大幅度降低保护角内煤顶底板围岩的应力集中情况，直接底、直接顶、基本顶应力可以下降 35% 左右，从而预防冲击地压事故。方法四：合理开采。为了避免相向回采、孤岛煤柱情况的产生，所以需要合理开采煤层、水平、阶段、采区。方法五：  煤层注水。煤层注水法能够改善煤层的物理结构。在冲击倾向性较高的工作面开采前利用这种方法，可以大幅降低冲击地压事故发生的可能性。方法六：爆破卸压。爆破卸压法可以分为松动爆破法和卸压爆破法，前者是一种超前预防方法，后者是一种被动卸压预防方法。在冲击倾向性较高的工作面开采时应立即实时爆破。为了增强卸压效果， 卸压孔深 8 毫米左右，孔间距小于等于 5 毫米，一次点燃 4 至 5 个卸压孔。

结束语

总而言之，目前对煤矿冲击地压灾害产生的机理研究已经成熟， 在此基础上能够利用地音法、指标法、微震法等方法对冲击倾向度进 行测量，从而预测冲击地压事故。并且，通过采用降低煤体应力分布 状态和改变煤体的弹性模量两种方法，可以根本消除和避免冲击地压 产生的原因，大大加强了煤矿生产的安全性。

参考文献

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[2]张学锐 . 浅谈煤矿冲击地压的成因及防治措施 [J]. 新商务周刊.2019(08)

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