高应力煤柱下采场冲击地压防治技术研究

高应力煤柱下采场冲击地压防治技术研究

姜维东

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿（ 154100 ）

摘要：随着中国煤炭资源开采重点逐渐进入深地阶段，冲击地压发生区域、频度逐年增加。冲击地压对开采强度的要求，严重制约大型先进设备能力的发挥，也制约了巨大先进产能释放。本文就采场冲击地压防治技术进行了探讨。

关键词：采场冲击地压；防治技术；监测预警

前言

随着经济发展对煤炭需求量的增加，煤炭开采方向转到了深部煤炭资源。与浅层煤炭开采相比，深部开采对技术提出了更高的要求，其中面临的一个最大难题就是冲击地压灾害。冲击地压在开采过程中经常出现，其形成过程是：人为开采造成原岩应力出现不同程度变化，在达到一定的压力时，聚集于煤岩体内部的弹性应变能突然释放，导致地下岩层中原有的结构体系发生变化并失去稳定性，最终表现为煤岩体突然崩塌。冲击地压灾害比较严重的地方会导致巷道断面全部被破坏，如煤岩体崩出堵塞巷道，设备受损无法正常运作，甚至出现人员伤亡情况，有的矿区还会出现地面坍塌，导致地面建筑物严重受损。

1冲击地压分类

冲击地压是矿山压力失去稳定状态的复杂矿压现象，它的力学状态及破坏程度等在宏观与微观上的表现不同，而且对工作面与巷道产生的破坏也不相同。矿井产生冲击地压的原因及表现形式是不同的，因此不可以简单使用一种方式来划分冲击地压，当前常用的分类方式包括：

a)根据冲击地压释放能量的强度分类。冲击地压是一种能量积累并快速释放的过程，在冲击力度上可分为微冲击、弱冲击、中等冲击、强冲击和灾难性冲击五种。微冲击现象一般表现为少量煤岩体掉落和采场岩体震动，同时产生弹射声音，导致工作面和巷道部分区域破坏。弱冲击现象一般表现为有较少的煤岩体冒落，产生巨大的声音和震感。中等冲击一般会产生煤炮和气浪，大块的顶板岩层体会塌落到工作面或巷道内，毁坏采掘设备和基础设施，为工作人员埋下安全隐患。强冲击的影响范围达几十米，可能会造成巷道顶板冒落而完全封闭。灾难性冲击会损毁波及范围的所有巷道，有可能会危及矿井的整体安全。

b)根据冲击介质分类。根据发生冲击的介质分类，冲击地压可分为煤层冲击和岩体冲击两种，普遍来说，这两种冲击相伴相生。

c)根据失稳破坏形式分类。破坏后的煤岩体一般划分为结构型、材料型与隅合型三种失稳冲击形式。结构型失稳冲击是因为顶板岩层、煤层和底板岩层结构不同，在高地应力碰撞、位移影响下造成的失稳现象。材料型失稳冲击是指煤岩体内的应力超出其所能承受的范围时，内部已有的细小裂痕逐渐扩张，日积月累形成大范围弱结构面，发生材料型冲击而失去稳定。大量复杂的原因导致的耦合型失稳，是在顶板岩层材料与结构共同影响下产生的失稳情况，实践表明，绝大多数的冲击地压为耦合型失稳冲击地压。

d)根据冲击力来源分类。依据冲击力来源可分为重力型、构造型和中间型三种冲击地压。岩体由重力引发的冲击就是重力型冲击地压，在构造应力作用下产生的冲击就是构造型冲击地压，重力与构造共同影响造成的冲击就是中间型冲击地压。

e)根据冲击发生的空间分类。根据冲击发生的空间，冲击地压分为掘进巷道冲击地压与采煤工作面冲击地压两种。

2监测预警技术和方法

通过一些实地调查，可以发现冲击地压的危险预测能够使用早期危险评估以及实时监测相匹配的办法。

2.1多参量监测预警技术

因为煤矿被破坏主要会受到各种各样不同因素综合影响，所以在进行实际监测的时候，需要使用不同参量相互结合的预警方式，对不同的冲击其危险性进行比较合理的判断，把冲击危险分别规划为无冲击危险，弱冲击危险以及中等和强度冲击危险，工作人员进行冲击地压预警工作的过程当中，需要按照危险等级的差异来进行不同的预防。

2.2应力监测技术

对目前的钻屑量原理和多因素耦和的冲击压力具体危险性进行分析，可以确定危险性，其主要原理是因为岩层在不断的运动，而支承压力以及钻屑量和钻孔煤岩应力也有极为密切的关系。

2.3电磁辐射监测技术

煤岩体在荷载的施力之下，很容易出现变形。而这样的变形就会在不同程度造成电磁辐射，一般来说在应力下岩煤体会因为不均匀的变形作用而产生。变形速率不断的改变，因此电磁辐射以及脉冲也在不断增加。通过对电子理论的实验可以发现，煤体的破坏程度和应力状态是有很大关系的。

2.4电荷监测技术

因为煤岩形被破坏时会产生电荷感应信号，同时煤岩的破裂也会让裂隙尖端出现电荷分离的状况，所以感应强度和岩煤体的载体是有很大关联的。如果持续增加，电荷的感应信号就会不断增大。岩煤体破坏失稳的时候，电荷感应信号会达到极大的值，不仅如此，按照岩煤电荷监控技术可以知道，如果电荷感应信号处在一个极端的位置，那么就很容易出现冲击地压的情况。

2.5地质动力区划技术

按照一些理论可以知道，地形地貌其主要的基本形式和特征与地质构造有着极为密切的关系，工作人员对一些具有标志性的地形地貌进行实地考察和分析，就能够发现这一区域出现断裂的主要原因。不仅如此，因为大部分企业都在进行综合的地应力测量，使得断块图测量更加准确，而这也在很大程度上，让人类工程活动获得了更多的预测可能性。

3多参量综合测量预警技术的应用

因为钻屑量监测一般来说都在很大的范围内，因此高波速区的钻屑量是有一定高度的，低波速区的钻屑量相对而言较少。如果和中产线相距80米的地方是高波速区，那么就可以知道高波速区以及低波速区之间的钻屑量是有很大差异的，电磁辐射监测一般来说，在7到22米之间，而且高波速区的电磁辐射相对而言更高，低波速区的电磁辐射一般来说更低。压力传感器监测的范围一般在12到18米，而工作面推进传感器一般来说在125米，不同传感器压力也会出现急剧升高的情况，以上这些检测方法按照不同角度对震动周边进行数据的监测，这种监测其范围和准确度相对而言都是较为有限的，所以在实际监测的时候，只是使用一种检测方法，是很难得到更加准确结果的。本文就比较推崇使用综合的方法进行预警监测。

结束语

综上所述，我国的矿井冲击地压的监测预警方面的策略和传统的方式相比是有很大发展的，但同时也出现了更多的问题，所以工作人员在进行监测的时候，需要对冲击地压的具体产生原因进行具体的分析，同时也按照其具体的需要，不断地补充预警策略，使检测运行能够更加准确。

参考文献：

[1]孔风阁，胡晓东，良庄煤矿分拉工作面冲击地压防治技术与实践[J].现代矿业，2019（07）：670-672.

[2]王星.近距离煤层冲击地压防治技术研究[J].近距离煤层冲击地压防治，2019，32（13）：185-186.

作者简介：姜维东,男，1963出生，采矿工程师，现任鹤岗矿业公司新陆煤矿生产副总工程师，主要从事采矿技术及管理工作。