深部开采冲击地压发生条件及预测和防治研究

孟祥宇，于春雨兖煤菏泽能化有限公司，山东菏泽 274405

深部开采冲击地压发生条件及预测和防治研究

孟祥宇，于春雨
兖煤菏泽能化有限公司，山东菏泽 274405

深部矿井开采的过程中时常会产生冲击地压，其是深部开采中常见的自然灾害之一，危害较大。近几年来，随着开采深度的增加，冲击地压发生的强度和频率不断增加。本文从深部开采冲击地压的发生条件和影响因素谈起，重点论述煤矿冲击地压的预测方法和煤矿冲击地压的防治策略，研究深部开采矿井冲击地压的发生条件及预测防治措施，对煤矿的安全生产具有重要的理论指导。

深部开采；冲击地压；发生条件；预测；防治

冲击地压是指在煤矿企业开采过程中由于煤岩体的突然破裂，产生的冲击力使大小岩石碎片飞出的现象。冲击地压不仅会影响煤矿的安全生产，严重时还会影响煤矿的机械设备甚至造成人身伤害等问题，这就影响了煤矿企业的经济效益和社会效益。

1 深部开采冲击地压的发生条件和影响因素

1.1冲击地压的形成

作为一种特殊矿山压力的冲击地压是矿井的一个复杂动力现象，其具备非常复杂的形成条件。煤矿冲击地压具备一定的微观特点和宏观特征。出现冲击地压是煤岩的应力超出了极限，进而破坏煤岩，围岩与煤层受到集中应力的影响之下，吸收能力积聚应变能，且在采掘的时候因为“诱发”原因而破坏煤岩，这样一来，应变能在一刹那释放，最终使冲击地压灾害出现。形成煤矿冲击地压的条件有以下方面。

1.1.1围岩以及煤层的冲击倾向性

倘若煤岩受力，那么容易形成一些破坏，其主导的种类是亮煤以及镜煤。如果煤层的抗压性强、湿度小、脆性大，那么比较容易出现冲击地压。事实表明，中硬煤和硬煤（在200kg/cm2以上的抗压强度）有冲击地压的危险。

1.1.2回采工作面周围集中非常大的能量

在回采工作面前15m～50m的位置比较容易出现冲击地压，其是回采工作面超前支承压力的区域，煤层聚集非常大的弹性应变能，倘若在其超出了煤层极限的情况之下，那么会出现冲击地压。在叠加倾向支承压力以及走向支承压力的情况之下，出现的冲击地压会非常得频繁以及猛烈。而对于采掘工作面而言，导致冲击地压的能量源是：在集中构造应力的区域的采掘面有着非常大的原岩构造应力；在采场或者是柱前支承压力高峰的区域的采掘面会瞬间释放弹性变形能，这都会使冲击地压形成。

1.1.3采场具备能量释放的空间

非常大的弹性变形能存在于采场前的煤体当中，其周围也面临相应的工作面或者是巷道空间，在煤体超出极限强度的时候就会使冲击地压形成。如果缺少能量释放的空间，弹性能会在变化的受力条件与移动的采场的影响下，逐步地向常压恢复。针对像是短壁采煤，由于切割量大和掘巷多，因此冲击地压越容易出现。

1.2冲击地压的影响因素

在深井的采掘中会形成冲击地压，为此，深井出现冲击地压跟采掘的深度紧密相关，持续增加的深度有利于聚集弹性能量，这会导致持续地增加煤岩应力。另外，冲击地压的形成还得益于顶板和煤层的力学特性，在分析冲击地压的过程中能够明确的是，深度采掘的过程中在强弹性与硬煤质的煤层当中容易出现冲击地压，而冲击地压很少出现在塑性变形大和软煤质的煤层当中。顶板的脆性大和致密坚硬，冲击地压容易出现在不容易冒落的岩层中。出现冲击地压还跟煤层采掘面的支承压力有联系，在采掘煤层之后，支承压力在围岩以及工作面煤体中的应力集中形成，从而使支承压力形成。并且，在两顺槽超前的范围之内对比较高的支承压力进行承受，在周围采空区煤体当中承受侧向支承压力，特别是采空的两边煤岩体当中，叠加的各种压力提高了煤体的应力集中，这比较容易使冲击地压形成。

2 煤矿冲击地压的预测方法

2.1围岩变形监测的方法

采掘导致了围岩的移动和变形，底板和顶板移近是采面上的体现，围岩变形是巷道的体现。巷道变形显著，意味着煤体不硬，这样一来，冲击破坏不容易出现。倘若巷道变形小，意味着煤体较硬，那么脆性破坏比较容易出现，这会导致冲击破坏的形成。巷道移近量观测属于观测矿压的关键事项，也属于全面防治冲击地压的一项基础。其目的是为了对工作面煤岩的变形规律进行有效地测定，以及对支承压力明显影响到的区域和峰值区域进行圈定，从而防治冲击地压的出现。

2.2微地震监测的方法

微地震监测技术是借助生产活动过程中形成的微小地震事件对地下现状、生产效果进行监测的一种地球物理技术，而地震学与声发射学是其基础。在地下岩石因为自然原因与人为原因导致移动、破裂的情况下，形成的一种较弱的声波与地震会传播到附近，设置在异样方位的空间上的微震传感器能够对微震波的传播方向与到达时间等信息进行记录，然后采动区底板与顶板当中设置多组检波器，且及时地对微震数据进行记录，在进行数据处理之后，借助一系列的计算方法与震动定位原理，能够对出现破裂的地方进行确定，也就是震源的空间区域，且呈现在三维空间上。

3 煤矿冲击地压的防治策略

3.1诱发爆破的方法

诱发爆破法重点是借助预测的方式，预测出现冲击地压的时间与区域，且实施人为爆破的手段来人为地释放冲击地压，如此一来能够使冲击地压爆发过程中导致的损害降低，从而使其自我爆破的随机性大大的降低。

3.2煤炭采掘方向的科学确定

尽可能地减少同时采掘多个采煤面，倘若采掘工作非常紧迫，那么需要确保150m以上的走向间距，这是避免滞后支承压力和超前支承压力叠加许可的极限距离。相同的时期在相同的煤层的两个面一起进行采掘，不允许相向采掘。并且，沿相同的方向推进的间距要在150m以上，相背采掘的情况下，务必在一个工作面采出150m之后，另外的一个工作面才能够进行采掘，避免叠加应力，从而减小冲击的强度。

3.3支护装置的科学选用

在深度采掘的过程中，岩体的压力基于深度的影响下而增加。因此，采掘煤矿过程中应用的钢支护和木支护业已难以跟煤矿的深部采掘要求的岩体支护相适应。为此，应当应用U形能够伸缩的支架钢，如此一来能够实现理想的支护效果，并且还应当加密支护的棚距，以使支护设备的构造尤为完善。

4 结论

综上所述，对于煤矿企业采掘工程技术人员来说，不仅要加强对冲击地压发生机理的研究，还要搞清楚煤岩体发生冲击地压的内在机制，这样才能做到准确预测预报和防治。总之，采用先进的冲击地压的预测方法和防治措施是综合防治体系，也是深部开采冲击地压的防范和解危的有效途径。

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TD82

A

1674-6708（2016）170-0182-02

孟祥宇，助理工程师，兖煤菏泽能化有限公司，研究方向为煤矿冲击地压、通风安全、监测监控。于春雨，兖煤菏泽能化有限公司。