煤矿冲击地压防治技术研究与应用

陈西东 孙伟 井庆辉

摘要：煤矿开采环境恶劣，存在一定危险，而深井开采中冲击地压带来的灾害往往是最严重的。冲击地压矿井开采如何保障作业人员安全，确保开采顺利进行，是一个不可避免的课题。本文主要分析产生冲击地压的因素，研讨防治冲击地压的办法。

关键词：产生因素；冲击地压；有效防治

煤矿冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬间释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。与其他开采过程中出现的灾害相比，冲击地压具有更大的破坏性和危险性，并且为没有明显的灾害预兆，具有突发性和偶然性。对冲击地压产生的原因分析就显得尤为重要，提出有效的预防措施也同样变得极具现实意义。

1煤矿冲击地压产生的因素分析

1.1地质因素

发生过冲击地压的煤岩层，结构主要存在硬顶-硬煤-硬顶和硬顶-薄软层-煤层这两种结构，这两种结构的构造为潜在条件，断层、褶曲、煤层倾角的变化都存在开采后的冲击危险性。地质构造复杂的区域一般都是由于周围存在强大的应力场，在应力场的作用下造成冲击地压事故。产生冲击地压的地质因素有三个方面，煤层或者围岩存在冲击倾向性、大量的能量积聚和存在一定的能量释放空间。

1.2技术因素

开采技术对冲击地压的影响至关重要。开采导致煤岩体应力的迅速增加，在某个范围内集中，容易引发事故。综合式开采技术的使用，对开采时应力的影响是最大的，其危险性也比单一煤层开采和分层煤炭开采的方式大得多。开采方向与最大地应力方向没有平行，使二者垂直或者产生了较大的倾角。对于不同的地质条件选用不同的开采方式是必然的选择，方法使用不当同样是诱发冲击地压的原因。对于开采顺序而言，不同方式的开采顺序也是不一样的，如果开采顺序不合理，也会诱发冲击地压事故。

1.3管理因素

冲击地压事故发生的很大的原因在于不合理的开采，而不合理的开采往往就是技术管理和组织管理上出现的问题。技术方面包含采区布局和采掘接续不合理人为造成应力集中区域；管理方面不顾生产安全、盲目追求效益，提高推进度，造成动压显现增强。不论技术管理还是组织管理的不科学、不合理均会造成冲击地压事故的发生。

2煤矿冲击地压的防治技术分析

针对以上原因，应当加深对相关防治技术的研究，从而有效地防止冲击地压事故的发生。这种防治对象主要有2种，一种是已经具有冲击危险的煤岩层，另一种是开采过程中可能产生的冲击危险。通过这2种防治，要达到保持应力状态稳定和煤岩层稳定的目的。

2.1防治冲击地压的原则

（1）避免高应力的形成。在开采过程中，应当合理地调整开采顺序和工作面的布置，实现无煤柱开采，从而避免应力的高度集中。（2）保持开采方向与最大地应力方向平行。在开采过程中，切忌不能使两者形成垂直方向或产生较大倾角，否则就有产生冲击地压的危险。（3）扩大应力释放范围。在开采过程中，既要尽可能地避免应力形成集中，又要尽可能地释放已经形成的应力，通过降低应力集中程度与应力释放速度，从而避免冲击危险的发生。

2.2冲击地压解危技术

（1）煤层注水技术。煤层注水既可以最大限度地使用机械，又可以在危险区域外作业，因此是一项非常有效的解危技术。煤层本身具有一定的孔隙率和亲水性，通过对其注水，可以达到改变煤层结构、降低煤体强度、降低煤体积蓄弹性能力的目的，进而解决冲击地压的危险。顶板注水和压注化学溶液是在实践中比较常用的两种注水方式，通过这两种方式，可有效防治和减弱冲击地压的危险性。在注水时，应科学地安排注水时间，这个时间应低于3M，因为随着时间的推移，注水效果会降低。（2）卸压爆破技术。卸压爆破是指煤层中实施钻孔爆破，以消除或减缓冲击危险。卸压爆破作用主要体现在：使煤层产生大量裂隙，使煤体的力学性质发生变化，使弹性强度和弹性能量降低，使冲击地压发生的强度条件和能量条件得以局部解除。在实行卸压爆破时，应当做好事前准备和事后反馈工作，事前进行钻屑法检测，以确认是否有冲击地压的危险，事后用钻屑法检查泄压效果，以保证真正实现爆破目的。（3）钻孔卸压技术。钻孔卸压是指在高应力条件下，利用煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，从而使煤层泄压、释放能量，达到消除冲击危险目的的一种解危技术。钻孔卸压技术可以释放煤体中积聚的弹性能，消除应力的集中和升高。同时，钻孔卸压技术还可以通过钻孔使原来作用于周边围岩的高应力向卸压区以外的岩体深部转移。

3冲击地压治理效果检验

3.1电磁辐射法

在煤岩层破裂的过程中，它会向外輻射电磁能量。利用这个特性，通过对其电磁辐射能量的检测，可以确认其是否处在破裂状态，是否有发生冲击地压的危险。在开采作业中，主要通过2个指标来完成这种检测，一个是电磁辐射强度，另一个是脉冲数。电磁辐射强度主要反映了煤岩层的受载程度及变形破裂强度，而脉冲数主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次。通过对这2种信息的综合，可以有效地检验冲击地压治理效果。

3.2钻屑法

煤的冲击倾向性和支承应力带状况是检验冲击地压状况的主要依据。而钻屑法恰好可以实现这两项指标的检验。因此，在操作中，它也是被普遍采用的一种治理效果检验方法。如果支承压力指数达到临界值，且煤层又有中等以上冲击倾向性，冲击地压就可能发生。而如果检测到的煤粉量超过以上临界指标，应认定煤体处于临界危险状态，必须立即采取解危措施。

4结束语

煤炭开采过程中冲击地压造成的影响与危害都是巨大的。因此，要根据煤炭开采现场实际情况，制定出行之有效、具体、安全的计划，科学合理的防止冲击地压事故发生，有效的保障煤炭开采工程的安全，促进煤炭开采事业的顺利进行，创造煤炭开采事业安全发展的局面。

参考文献：

[1]宫健山.冲击地压发生机理与防治技术研究.内蒙古煤炭经济，2018.14.95+118.

[2]李彭波，邓强，孟令琪.煤矿井下冲击地压防治技术与现场应用.山东煤炭科技，2017.04.49-50+52+55.

[3]温忠党，刘延威.煤矿冲击地压防治措施研究.内蒙古煤炭经济，2015.07.10-11.

（作者单位：枣矿集团滕东煤矿）

作者简介：陈西东，男，1975年7月出生，2004年7月山东科技大学采矿专业毕业，大学本科，中级职称，现任枣矿集团滕东煤矿防冲办技术员，从事煤矿冲击地压防治7年。