煤矿冲击地压的成因及防治措施探讨

煤矿冲击地压的成因及防治措施探讨

李智勇

陕西华电榆横煤电有限责任公司 陕西 榆林 719000

摘要：煤矿冲击地压关键层远程水力压裂是指在冲击地压危险区以外对煤层顶板关键层采用钻孔水力压裂解除地应力，进而解危冲击地压的技术。国家《防治煤矿冲击地压细则》第五十四条指出“冲击地压危险区域实施解危措施时，必须撤出冲击地压危险区域所有与防冲施工无关的人员……”。这说明在冲击地压危险区从事冲击地压解危的工作人员已经处于危险境地。我国科技人员对矿井冲击地压的防治研究已经有７０年的历史，采用的方法主要有主动解除和被动防护２种。主动解除主要有深孔断顶爆破、断底爆破、顶板水力压裂、煤层注水、钻孔卸压、开掘疏压碉室等方法。基于此，本篇文章对煤矿冲击地压的成因及防治措施进行研究，以供参考。

关键词：煤矿冲击地压；成因；防治措施

引言

地面压力对锯切、切割和不规则工作表面(包括不规则煤柱)的影响风险不仅难以预测，而且在较传统的条件下也难以预防和控制。煤岩形成的连续性受到粘附和断层切割的干扰，容易产生不规则的工作面；随着深度的增加，这些条件下的撞击地球压力往往会增加和扩大，特别是在断层和牵引带地区，在这些地区，当煤层冲击方向较大时，撞击地球压力更可能发生。断层带及上下围岩系统变形稳定过程被认为是引起断层冲击的主要土压力原因。总的来说，对我国断层冲击地压进行了大量研究。然而，目前对断裂和不规则工作区域(煤柱)的地面压力机制的研究不够深入和系统，特别是对多处断裂而言，对沿一侧不规则采空区边界的工作区域的地面压力机制的研究不够深入和系统 由于这些工作表面的隐蔽性和特殊性以及断裂、粘附和其他各种因素的耦合作用，防止地面压力冲击变得更加困难。

1煤矿冲击地压的相关概述

冲击地压则是用冲击来修饰地压，“地压”一般理解为“地层压力”，是从压力的角度命名。地压是力的形式，冲击地压无法直接观测，只能通过煤层的破坏间接感知，从名字上无法体现具体物体的运动特征，是综合的含义。冲击地压则专指发生在深部煤层中煤抛出现象，释放出不同程度的动能，严重时往往伴随声响、震动、气浪或冲波，甚至可能造成顶底板破坏甚至摧毁巷道。

2冲击地压采面瓦斯涌出发生机制

发生煤气灾害事故的必要条件是大量气体喷出，气体异常喷射。地压煤层开采过程中，方煤岩受自重、开采、施工约束，特别是开采场地周边存在高应力区，煤岩渗透率低，积累了大量弹性应变能，气体不能当煤矿质承受的负荷超过最大强度限制时，可能会突然释放煤矿质积累的弹性，造成冲击地压，煤体减压带移至煤层深度。冲击地压表现形式包括碳管、煤层振动、煤层位移、片带、顶板、整体轨道稳定性等。特别是，地球压力冲击造成的整个交通线路不稳定，煤岩产生大量断裂，大大提高了煤岩渗透率，形成了大规模的天然气输送通道，煤岩的破坏提高了煤温。煤岩断裂、应力和温度场的这种变化导致大量吸附气体转化为自由气体，导致气体排放量急剧增加。在气孔压力(梯度)和气体浓度(梯度)的综合作用下，煤中气体的溶解、扩散和泄漏同时发生，大量气体在短时间内排入工作平面，造成工作平面中的气体异常。二是厚板在工作面后长距离突然跌落，上板砌体结构处于开采区的铰接状态，上板块与开采区留下的煤和硅片发生完全非弹性碰撞，导致 并且开采区大量的残馀气体流入工作面，造成工作面的气体排放异常。

3煤矿冲击地压的成因的防治措施

3.1推广智能化技术

大力推广无智能驱动工作面和开采设备的远程控制技术，对地压矿山采煤工作面采用智能长壁开采，对煤矿巷道掘进作业采用智能长距操纵，建设危险井实现小规模开采与此同时，智能应急技术和设备的开发以及科学应急救援的实施，非但没有第一次带动一线人员，反而有助于预防二次事故和现场救护人员的牺牲。

3.2建立一个中心和三个主要系统

设立一个中心:设立一个采矿工程和煤矿深部冲击地压预防研究中心，汇集相关研究小组、大学和煤炭企业，并设立一个具有研究职能的冲击地压研究和发展实体 11 .工业化和综合服务。发展三个主要的灾害预防和管理系统:通过灾害基本治理理论及预防和应对措施数据库，形成了三个主要系统:遵守情况定量评估、多层面预警预测以及预防和应对 定量合规性评估系统包括研究和总结各类矿山灾害，确定灾害传播规律，控制灾害管理的关键因素，建立多灾害管理合规性评估系统。利用定量指标，根据监测数据分析和综合灾害影响因素评估灾害治理的程度，并对治理的有效性进行定量分析和判断；多层面预警预报系统包括编制关于所有类型日常数据的统计数据，建立一个大型的多层面灾害信息数据库，综合各种类型的定量灾害指标，掌握智能预警知识，并将预警监测系统与该系统联系起来 并在预警机制下进行多种灾害联合预警预报。灾害预防和处理系统是一个系统地研究矿山自然灾害的法律和特点的系统。 同时，根据分区域管理和分类管理的原则，它将先进的系统管理、区域预防管理和基本的地方管理结合起来，形成一个标准化的、更有针对性的地雷灾害管理进程，完全消除灾害威胁，并确保生产和d环境的基本安全.

3.3冲击地压采面瓦斯异常防治技术

地压采煤面瓦斯异常流动的防治原则是改变煤岩的物理力学性能，降低煤岩应力集中，破坏煤岩强度条件，降低煤层气含量，提高防治技术主要分为六类:(1)大直径钻孔煤体预卸。与此同时，齿槽应力状态发生变化，齿槽应力集中降低，有利于激振土压力与气体之间的协调。(2)预裂爆破的顶板提前弱化。坚硬顶板预裂是防止冲击地压、提前处理顶板以破坏其完整性、提高顶板充填落差高度、减小悬置距离、消除或减轻冲击地压威胁的重要手段；同时，应采取合理措施提取采区内的气体，以减少或避免采区顶板冲击地压和异常放气的风险。(3)往煤层注水。开采表面完成后，绕水钻孔、注入煤层、改变煤层力学性能、降低煤层弹性、重新分配煤层应力、降低初始瓦斯释放速度。撞击采矿表面的风险降低了，地面压力冲击后泄漏的气体也减少了。(4)深裂缝爆破。深孔爆破有助于有效地消除高应力地区的压力，同时提高煤的渗透率和气体抽运效率；与此同时，压力拆除增加了煤体裂缝的数量和长度，提高了气体的有效渗透性、流量和排放，降低了气体的压力梯度，从而降低了冲击风险和气体流动强度。(5)加紧天然气开采。对采油表面的冲击，回采区煤层预采，以尽可能降低煤层瓦斯含量；在回收过程中，有必要加强对采空区、顶板裂隙区和取道高风险区的回收。(6)行车道注意前方。对于受冲击载荷影响的开采表面，应在工作表面顶部和高应力区安装高强度的可伸缩支柱或支架，以加强防护，提高通道的承载能力，并避免由于通道总体稳定而造成气体大量流动。

结束语

综上所述，采用长壁式智能开采，煤巷掘进切割作业、解危钻孔施工采用智能化远距离操控，建立一个中心及三大体系，冲击地压采面瓦斯异常防治技术，关键层硬度大，脆性强，适于水力压裂。因此关键层的钻孔远程水力压裂是防治冲击的最佳方法之一。钻孔水力压裂技术防治冲击地压是可行的。工业性试验显示井下长钻孔和地面导斜钻孔均取得了显著效果。工业性试验显示钻孔水力压裂在防治冲击地压上具有显著超前和区域优势，治理效率优势，安全优势和环保优势。

参考文献

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