研究煤炭开采冲击地压机理与防治

刘明亮

摘要：近年来，我国社会经济快速发展，对于自然资源的开采也逐渐越来越多。全面范围内存在着大大小小的煤炭开采工程，每年矿区都会发生不安全事故。发生这些不安全事故的原因有很多，其中冲击地压是常见的矿区灾害的一种。本文结合目前我国煤炭开采工程现状分析，对冲击地压产生的矿区灾难进行具体的分析，试图找到合理预防的措施，降低不安全事故发生的几率。

关键词：社会经济；自然资源；煤炭开采工程；冲击地压；现状；措施

目前，据有关数据统计，我国在2013年底由于冲击地压发生矿难的煤炭开采工程有150多个，其中有60多个已经将开采深度拓展到了一千米。由于矿井受到冲击地压的破坏，使得很多矿井工人面临生命危险，有些工人甚至死亡。冲击地压已然成为威胁我国煤炭开采工程的突出问题，需要我国注重对此问题的重视程度。

一、冲击地压发生机理与防治技术研究现状及存在的问题

1.冲击地压地质构造条件及相互作用机制

对于冲击地压形成的因素有很多，比如矿井的地质特征或者矿井的构造过程等与其有着密切的联系关系。矿井地质随着时间的演化，每层的展布、厚度都有所不同，从而造成了地质构造、分布等存在较大差异性。引发矿井灾难的根本原因在于地质在不停的运动，形成了多种地质构造，并且具有一定的特殊性，促使了灾害的发生。在引发冲击地压灾难发生的诸多因素中，其中断层和褶曲是作为特殊地质构造成为诱发的主要地质因素。近年来，通过诸多国内外知名的学者对冲击地压灾难发生进行研究，发现冲击地压灾难的发生与斜轴部、构造变化以及应力带区域有着直接的联系。另外，也有一些专家学者指出不同类型的断层对冲击地压的形成也有不同的影响。在地质构造对冲击地压的影响研究过程中，发现地质构造的两种类型增压和减压有着截然不同的效果。增压型地质构造会促进冲击地压的发生，而减压型会降低冲击地压发生的几率。为此，想要降低冲击地压发生的几率，还是应该详细的了解地质构造的信息。

目前，我国地质构造探测的技术发展还需要很大的提升空间，有探地雷达、TSP 超前地质预报以及三维地震勘探等技术。面临巨大的煤炭开采工程，对煤炭深层地质构造进行详细研究是一项巨大的工程，不仅要对煤层和空间结构及力学性质进行相关的探索、研究，同时也要建立一套完整的监测系统，制定综合性的探测方法，使得对地质构造的研究成为准确判断的依据，为降低冲击地压矿难发生的几率。

2.煤矿冲击地压的发生机理

对于像我国这样的煤炭开采大国来说，由于过度的开采煤炭资源，发生冲击地压矿难的几率当然会比那些煤炭开采资源较少的国家要大的多。但是，我国还不能为降低矿难发生的几率就毅然决然的放弃资源开发和利用也是不理性的做法。所以，对冲击地压矿难发生的有效预防及控制成为未来我国发展研究的主要方向。冲击地压机理引起因素分为三种类型，包括物力学性质、地质构造及局部变形的突出以及扰动影响与冲击地压之间的关系。这三种类型随着我国煤炭资源开采的不断深入，也逐渐成为近几十年来威胁矿难发生的主要因素，尤其是扰动影响与冲击地压之间的关系，深度和扰动增加的越快，对冲击地压发生的几率就越大。通过此种方向的研究，从煤岩体裂缝开采，以能量的积聚以及释放机制、能量场的时空演化规律为基本理念，通过能量体系、分叉理论和动力学对破裂演化诱发的冲击地压过程进行分析，探索有效降低冲击地压灾害发生的几率。

二、煤矿冲击地压的综合防治方法

目前，我国对冲击地压的防治技术可分为三类，一类是不断优化设计方法，比如优化开拓布置、解放层开采、无煤柱开采或者宽巷留住法等等，可以有效的避免冲击地压的发生。一类是无法避免冲击危险发生的区域，要进行及时解危处理。不断改善煤岩体截止性质、避免高应力集中等减弱积聚弹性能等。具体做法包括顶板深孔爆破、底板切槽法、大孔卸压法、预掘卸压硐室、煤层高压水力压裂或者高压水射流切槽等。另一类则是采用有效的支护方法。所谓的支护方法其实质是一种被动的防护措施，是通过增大支护强度或改善支护方式以提高支护体抵抗冲击的能力，比如垛式液压支架法、恒阻大变形锚索支护法、强力锚杆 U 型钢支护法、冲击震动巷道围岩刚柔蓄能支护法等等。

结合以上三类冲击地压的防治技术手段来看，其中开采设计优化方法是从源头上解决实际问题，成为根本性解决冲击地压危险的重要手段。例如，矿井开采阶段要注重对应力叠加和集中问题的考虑，如果没有考虑到位的话，很可能导致出现孤岛煤柱开采和上覆煤柱下方开采的局面。另外两种有效防治技术手段成为辅助力量，达到了消除应力多次叠加产生的应力高度集中的目的。

在我国全面范围内进行冲击地压技术管理体系开展过程中，对防治冲击地压的防治工作的设计非常重视。比如山东能源集团为此专门制定了煤炭开采生产的八大管理规定，成为目前对煤炭企业开采防治冲击地压的标准型举措。具体的八项管理规定里其中有几项内容具有显著的代表性，比如开采前进行冲击地压危险性评价、开采设计方案优化、开采前的防冲预处理、冲击地压防治经验的总结。另外，为加强对防冲工作的重视程度，还建立了一套完整的体系和流程，包括防冲人员、技术体系、管理体系，一个流程则是指闭环式的工作流程。技术体系的发展对防冲工作有着举足轻重的地位，例如危险区的三强防冲技术，强卸压、监测及防护起到了很好的防冲效果。

随着我国社会不断的发展，科学技术不断的改进，对冲击地压防治技术手段的应用探索还需要更深层次的研究。我国要广泛吸收国外先进的冲击地压防治方法机理的实践经验，力争为我国冲击地压等煤炭开采灾难机理及防治方法的研究做出巨大的贡献，为降低冲击地压动力灾难的发生。另外，结合我国装备预警监测设备的考虑，也要充分吸收国外先进的开采设计理念，改变采动应力场分布，不断改善局部煤岩体性质等等。不断研究出适合我国煤矿深部冲击地压综合防治方法的理论和技术，为降低冲击地压灾难的发生提供有利的保障基础。

参考文献：

[1]潘俊锋，毛德兵，蓝航，王书文，齐庆新.我国煤矿冲击地压防治技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2013（6）.

[2]蓝航，齐庆新，潘俊锋，彭永伟.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术，2013（1）.endprint