煤矿冲击地压及其防治措施研究

煤矿冲击地压及其防治措施研究

许士奎

鄂托克前旗长城五号矿业有限公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000

摘要：随着当前煤矿的开采主要朝向深部发展，使得冲击地压产生的概率和强度也在增加。并且，冲击地压还会造成瓦斯突出以及煤层出现自燃和冒顶等危害，会产生很严重的安全隐患。冲击地压不但会对生产人员的安全产生很大的影响，并对煤矿的安全生产也会造成很大的影响。

关键词：煤矿；冲击地压；防治措施

跟其他煤矿灾害相比，冲击地压具有更大的破坏性和危险性。由于冲击地压的发生没有明显的征兆，突发性和偶然性较大，矿山工作人员不能提前作出判断并采取防护措施。此外，地面冲击压力是瞬间完成的，持续时间短，但冲击力大，破坏力强。巨大的冲击力会破坏巷道，压碎支护，给井下作业人员的生命带来严重的威胁。

一、煤矿冲击地压概述

所谓冲击地压，是采场周围煤岩体,在其力学平衡状态破坏时,由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。其显现强度特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等,常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象;其发生突然剧烈,冲击波力量巨大,瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备,并给人员安全造成极大威胁。而在煤矿开采过程中，之所以会产生冲击地压的灾害现象，原因有很多方面。但大致可以分为外因和内因两方面。其中外因包括：采矿作业面深度过大，使得应力过于集中而引起；煤柱尺寸过大而出现内部应力集中现象而引起；工作面周期来压强度较大或者采动过于集中而引起；工作面推采过快而引起；受放炮作业的影响而引起等等。而内因则包括：每层本身具有一定的冲击倾向；开采作业面的上部岩层出现砾岩活动；煤层原岩应力状态就过于集中，煤层本身的物理属性所决定等等。因此可以说，导致煤矿开采作业出现冲击地压的原因有很多方面，且很多因素都的不可控的。这就为煤矿冲击地压的防治工作带来了很大的难度。

二、煤矿冲击地压产生的因素分析

1.地质因素

发生过冲击地压的媒岩层，结构主要存在硬顶-硬煤-硬顶和硬顶-薄软层-煤层这两种结构，这两种结构的构造为潜在条件，断层、褶曲、煤层倾角的变化都存在开采后的冲击危险性。地质构造复杂的区域一般都是由于周围存在强大的应力场，在应力场的作用下形成构造曼力，造成冲击地压事故。对于效应力集中的区域，进行开采时同时受到多个面的集中效应力，也是极易产生冲击地压的区域。产生冲击地压的地质因素有三个方面，煤层或者围岩存在冲击倾向、附近有大量的能量积聚和存在一定的能量释放空间。

2.技术因素

开采技术对冲击地压的影响也是至关重要的。开采导致煤岩体应力的迅速增加，在某个范围内集中，容易引发事故。综合式开采技术的使用，对开采时应力的影响是最大的。其危险性也比单一煤层开采和分层煤炭开采的方式大得多。开采方向与最大地应力方向没有平行，使二者垂直或者产生了较大的倾角。对于不同的地质条件选用不同的开采方式是必然的选择，方法使用不当同样是诱发冲击地压的原因。对于开采顺序而言，不同方式的开采顺序也是不一样的，如果开采顺不合理，也是会诱发冲击地压事故的发生。

3.管理因素

煤矿冲击倾向预测技术科学有效的管理组织是避免冲击地压事故发生的重要举措，同样。如果组织管理松散落后，也非常容易导致冲击地压的发生。开采顺序和工作面布置不合理，存在煤柱依旧开采，没有有效的避开应力集中区域。经查证后发现，冲击地压事故发生的很大的原因在于不合理的开采，而不合理的开采往往就是组织管理上出现的问题。盲目追求利益，而忽视了生产安全的重要性。组织管理层不顾生产开采的危险系数，盲目开采，或者经验匮乏，如开采采空区20到30米的区域，冲击地压的产生概率是非常大的。

三、煤矿冲击地压的有效防治技术措施

1.煤矿压力预测

煤矿预测是对煤炭的倾向压力进行检测，对周边煤岩体硬度进行检测，在煤岩体内部所呈现的相关介质和相应的破坏能力和属性进行入手，这是现阶段比较普遍的一种预防技术。第一，钻屑率指标法。这种方式又被称之为钻孔检验法，主要采用小钻头来打孔，按照钻进的出屑量变化情况对岩体内部应力集中进行判断，对冲击地压可能产生的位置进行判断。第二，工程地震探测法。采用人为的方式进行地震的产生，对地震的传播速度进行检测，从而绘制速度和时间表，按照地震波传输速率来对煤岩体当中的应力分布和可能产生冲击的可能性进行判断。第三，地音、微震监测法。采用微震或者低音来持续的对煤岩体当中所释放的声发射情况进行检测，按照所产生的变化规律对煤岩体所产生的冲击性进行判断。第四，综合测定法。为能够实现煤岩体冲击地压产生的时间和位置进行准确的判断，可对以上所阐述的这些方法进行综合应用。

2.钻孔卸压技术

钻孔卸压主要就是煤矿在高应力开采状况下，采用煤层自身的弹性将钻孔周边的岩石进行破坏，以此使得煤层的能量及时的释放，从而将冲击的危险降低。钻孔卸压主要就是对压力和高应力进行释放的一种方式，主要可应用在煤矿的开采当中，并且还可采用钻孔对岩石的高应力进行转移，使得其朝向其他的方向进行岩体卸压，在这当中需要重视的是，钻孔需按照实际的要求进行钻机的选择，钻杆长度和直径都需要能够和操作要求相符合。打孔深度需能按照相关要求确保其距离合理，将孔深距离底板的距离合理把握，钻孔通常需进行单排实施布置，对钻孔的相关参数合理把握，这样不但可实现卸压的目标，还能确保钻孔的安全性。

3.卸压爆破技术

卸压爆破主要是在高应力的煤层当中采用定点爆破的方式，将冲击所产生的危险进行提前排除，从而降低冲击危险。卸压爆破其作用还有使得煤层在爆破中使得周边的岩体产生裂缝，这样可以使得周边煤层的力学结构也会产生相应的变化，从而将弹性强度以及能量降低，使得冲击地压的强度和能量降低，避免应力的不断扩散。然而卸压爆破技术通常需在事前和事后加强合理的完善，事前调查主要就是判断是否需要爆破，并采用钻屑法进行合理的检测，在事后做好相应的回馈，确保卸压效果是否符合要求，降低安全隐患。

4.煤层注水技术

煤层注水是比较容易处理的一种方式，煤层自身有孔隙和透水性，采用注水可将煤层的属性改变，还可以将煤层结构进行改变，将煤层强度降低以及对煤层的积蓄弹性降低，从而将煤层的塑性加大，并且还能够实现降尘，以此对冲击地压所产生的危害进行处理。顶板和压注是比较常见的两种方式，在注水中需要对时间合理安排，煤层在注水中的卸压情况也需要加强检测，以此来确保注水卸压效果良好，煤层注水在一定意义上可以实现机械操作，在危险区域之外进行操作，最大化的确保人员的安全。在煤矿生产中冲击地压是其灾害之一，对煤矿的安全生产有着很大影响。所以，对冲击地压所产生的原因以及激励和相关措施进行分析，是对冲击地压进行预测的主要方式。在煤矿实际生产中需做好防灾处理，不断加强相关防治技术的完善，采用相应管理方式将管理水平不断提升，降低事故的产生，从而保证煤矿人员自身的安全。

结语：

总之，煤炭开采过程中冲击地压造成的影响与危害都是巨大的。因此，要根据煤炭开采现场实际情况，制定出行之有效、具体、安全的计划，科学合理的防止冲击地压事故发生，有效的保障煤炭开采工程的安全，促进煤炭开采事业的顺利进行，创造煤炭开采事业安全发展的局面。

参考文献：

[1]刘福兴.浅谈煤矿冲击地压防治技术研究与应用研究.2018.

[2]李令琪.王宏宇，煤矿井下冲击地压防治技术与现场应用.2019.