煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

第一作者朱军，第二作者令旭

华亭煤业公司砚北煤矿

摘要：随着我国煤矿开采深度和生产强度的不断增大，煤矿面临的冲击地压威胁日益严重，截止到2020年，我国己有统计的冲击地压矿井数量超过200座，仍在生产的冲击地压矿井数量130余座，冲击地压矿井分布遍及我国20个省及自治区。冲击地压成为我国煤矿深部开采面临的主要动力灾害之一。为应对日益严峻的冲击地压威胁，行业各界针对冲击地压发生机理、监测预警、防治管理进行了大量研究工作，取得了突破性进展，国家矿山安监局颁布的《防治煤矿冲击地压细则》、煤矿冲击地压防治“七模块”技术全国性的推广应用，建立了比较完备的冲击地压防治技术与管理体系，基本实现了全国范围内煤矿冲击地压的可防可控。然而，由于冲击地压的复杂性，现场防控技术仍处于“效率低、安全差、成本高”的阶段，究其根本原因，是对冲击地压发生机理与防控技术的关键理论研究不充分，导致冲击地压防治措施缺乏针对性，本文针对煤矿冲击地压防治体系中动力灾害的界定分类、危险评价、卸压解危、监测预警等环节的关键问题进行探讨，期望与同行进行交流，为进一步提高冲击地压防治的针对性和有效性提供思路。

关键词：煤矿冲击地压；防治体系；关键问题；

引言

近年来，随着社会经济水平以及科学和技术的不断变化，采矿技术和减少灾害也成为社会关注和研究的主题。在此期间，煤矿也成为与地球压力有关的地质灾害最令人关切的技术工具之一。在采矿期间，为了有效地预防与地球压力有关的地质灾害，煤炭企业还必须更加重视灾害，根据对灾害类型的分析研究其影响因素，确保企业及其工作人员充分认识到建筑问题。

1煤矿开采相关资料收集

收集煤矿开采相关资料，包括煤矿地质资料、开采计划，冲击地压发生机理、有关法规、监测预警与防治技术等。冲击地压灾害多发生在煤矿地质条件突变区域，如断层、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造区，煤矿地质资料有助于提前预测冲击地压可能发生的类型和前兆信息。煤矿的采掘活动是诱发冲击地压的直接因素。为了更好地降低冲击地压灾害防控中人为不安全因素的影响，必须加强特定条件下的培训。冲击地压发生机理、法规、监测预警与防治技术等是培训设计中必须参考的重要资料，特别是题库和培训内容设计时，尤其要参考参培学员所在企业使用的监测预警方法和设备，以及采用的防治技术，以此提升培训的实效性。

2冲击地压与矿震的界定与分类

煤矿现场将有煤岩体抛出、岩体震动及声响等现象统称为冲击地压，由此导致冲击地压和矿震概念模糊，处置缺乏针对性，导致了冲击地压的“过渡治疗”，增大了煤矿企业和国家相关部门对现场冲击地压与矿震的管理难度，因此准确界定防控对象是冲击地压还是矿震，是哪一种冲击地压或矿震，是实现分类治理冲击地压、分级防控矿震的前提。目前国内外学者对于冲击地压与矿震的界定和分类进行了大量的研究，冲击地压本质是高应力条件下的煤岩体突然失稳破坏，由此将煤矿冲击地压分为材料失稳型、滑移错动型和结构失稳型；根据煤岩体承载应力状态将冲击地压划分为煤体压缩型、顶板断裂型和断层错动型；矿震是采矿活动引起的一种诱发地震，以致灾性为标准划分为典型灾害型矿震和非典型灾害型矿震；基于现场监测将矿震分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能震动型。冲击地压防控可根据“主导力源”与“煤层围岩结构”组合确定冲击地压类型，再结合应力分布条件、煤岩体冲击倾向性、巷道围岩结构、围岩和支护强度等参量进行冲击危险性多参量耦合评价，综合采掘设计、监测预警、卸压解危和安全管理等措施进行全面治理，实现“消除冲击地压灾害”的治理目标。

3冲击地压的防治方案

3.1制订合理的开采计划

开采煤矿越来越困难，原因是采矿深度越来越深，地面压力越来越危险，冲击的可能性也越来越大。因此，必须制定一项合理的开采计划，以确保煤矿的安全和有效运作。在现代煤矿，返回路线是直接影响整个采矿活动安全的关键因素。开采必须在矿区进行，整个开采过程必须经过测试和观察。如果返回通道出现问题，不能满足井下作业的要求，则应根据实际情况设计更好的开采位置，通常将其放在靠近煤层的位置，以控制油井下方的支撑力，避免对煤层造成更大压力采区安全性高的，不能预留煤柱。采区无煤柱的，应选择合理的开采地点，不要在应力较高的地方开采，以避免因以下原因造成的倒塌等问题深层开采比较困难，如果没有必要，则必须一方面挖掘，以避免对岩层造成损害。

3.2爆破卸压技术

由于采矿的深度越来越深，地面压力越来越危险，冲击的风险也越来越大，煤矿的开采变得越来越困难。因此，有必要制定一项合理的开采计划，以确保煤矿的安全和有效运作。在现代煤矿，返回路线是直接影响整个采矿活动安全的关键因素。开采必须在矿区进行，整个过程必须经过测试和观察。如果返回通道出现问题，不符合下降作业的要求，应根据实际情况设计更好的开采位置，通常在煤层附近，以控制油井下的支撑力，防止煤层开采区变得更加安全和无法抵抗如果开采区内没有煤柱，则应选择合理的开采地点，不应在压力较大的地区开采，以避免因以下原因造成的塌方等问题。

3.3冲击危险性预警机理

冲击地压属于“瞬间灾变事件”，这是一类科学问题。其预警是通过监测前兆信息的动态规律实现的。最易监测、最能反映冲击危险性和最敏感的冲击地压前兆是震动、应力（显现）和位移。确定三者在各类冲击地压预警中的“单因素预警阈值”、“三因素耦合方式及阈值”以及“单因素与多因素联合预警阈值”是准确预警冲击危险性的关键。因此，冲击危险性预警的机理为：通过监测冲击前兆敏感因素的动态规律，针对不同冲击地压类型，设计相应前兆的多因素耦合方式，设置单因素和多因素联合预警的各危险等级阈值，实现冲击地压“瞬间灾变事件”的提前预警，并制定分级应对措施。

3.4保护层的科学开采

安全层对井下作业至关重要，因为它有助于提高井下作业的安全性。就采矿本身而言，安全层通常是选择无影响或影响较小的地压区域。通过构造安全层，可以消除岩层之间的力，避免能量积累，降低地压冲击的可能性。采煤层开采后，相应的应力发生在顶板或底板上，保护层去除了应力和安全区域的位置，从而加强了防止冲击时的地面压力。

结束语

深部煤层巷道群冲击地压发生实质是巷间煤柱、底煤厚度变化以及褶曲构造影响,导致了巷道煤柱区垂直应力超过了冲击临界支承压力,同时底板煤体承受的载荷超过了其极限承载力,相应区域发生冲击地压显现。冲击地压与矿震的综合防治是复杂的科学与工程问题，本文的观点是基于部分矿区的实践提出的，其中的多项研究处于应用的起步阶段，需要同行们协同研究，在现场应用中不断改进和完善。

参考文献

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