浅析煤矿冲击地压发生机理及防治措施

摘 要：沖击地压是煤矿的五大灾害之一，煤矿在开采过程中发生冲击地压会导致巷道变形破坏严重，支架压坏、压死现象，甚至会发生人员伤亡事故。因此，研究冲击地压的发生机理并建立可靠的预测体系，针对不同条件下的冲击地压采取有效的防治措施，是煤矿进行安全生产的重中之重。本文主要分析探讨了煤矿冲击地压发生机理及防治措施，以供参阅。

关键词：煤矿;冲击地压;发生机理;防治措施

1煤矿冲击地压形成机理分析

通常，煤矿冲击地压的发生都是有一些条件的，是煤层以及应力等共同影响的结果。冲击地压出现的主要条件是煤岩体，具备较强的冲击倾向性，总的趋势是随采深度增加，冲击危险性增加，煤岩体积累的弹性应变能可以释放的足够空间是发生冲击地压的前提条件，而出现冲击地压的诱发条件是煤岩体积累能量的应力加载。必须要兼具以上这些条件，才有可能出现冲击地压。

结合煤岩冲击失去稳定性的物理特点，可以将冲击地压划分为三大类，一是岩爆型冲击地压，二是顶板垮落型冲击地压，三是构造型冲击地压。首先，岩爆型冲击地压主要是指煤岩体一直积累弹性应变能，在能量上升到煤岩的最大承载力时，煤岩就会出现瞬间爆炸的情况，其具体表现是弹射以及抛出媒体。然后，顶板垮落性冲击地压，主要是指推过回采工作面后，上部较厚而硬度较高的顶板始终没有垮落，在悬顶面积达到规定的数值时，顶板瞬间出现折断而造成的冲击波强烈性损坏。最后，构造型冲击地压通常出现在构造条件相当复杂的地质环境中，因为构造应力过于集中导致的煤岩失去稳定性冲击损坏。从而，结合不同的出现位置，能够将冲击地压划分为两大类，一是掘进冲击地压，二是回采冲击地压。首先，掘进冲进地压通常出现在巷道掘进中，与巷道的布局位置以及布局方法存在联系。其次，回采冲击地压出现在回采工作面的推进中，一般和回采工作面的回采时间以及长度存在联系。

2影响冲击地压发生的原因及因素

（1）自然地质因素：这主要是由于随采深增加，原岩应力增大缘故。地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。宽缓向斜轴部抑郁形成冲击地压;断裂犹如一个开采边界，若回采方向朝向断层面，则冲击危险增加;煤层倾角和厚度局部突然发生变化地带，实际是局部地质构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。关于煤岩结构及性能的影响。坚硬、厚层、整体性强的顶板（老顶），易形成冲击地压;直接顶厚度适中，与老顶组合性好，不易冒落，冲击危险较大;煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向较强。此外受采深、地质构造及煤岩结构和力学影响一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。临界深度值随条件不同而异，一般大于200m。（2）开采技术因素：开采多层煤时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优与水采;直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法。煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。一般讲，随开采速度和开采强度增加，冲击危险性有加大的趋势。 当埋深在低于350米时，属于浅埋地应力较小，发生煤矿冲击地压的概率较小。当埋深大于350米时。煤矿冲击地压发生的概率会随着地应力的急剧增加而急剧增加，埋深越大发生的概率越大。

3矿冲击地压防治措施

3.1煤层注水

煤层注水后煤的结构发生变化，致使煤的强度以及煤体弹性能的能力下降，冲击倾向性也随着减弱，有时会完全没有冲击能力。煤层注水采用的是长钻孔交叉的注水方法。顺着巷道走向的煤壁每10m留1个钻孔，并且孔长为60m，孔宽是65mm，利用封孔器进行封孔。在动压注水30h之后，动压注水换为静压注水，到巷帮湿润结束。在注水的过程中，如果遇到煤层比较坚硬，密度较大，那么在注水孔的工作完成之后，要在孔内装药进行爆破，好扩展孔壁的裂缝数量，以增大注水浸润的面积。

3.2优化冲击区域支护方式

对存在冲击危险性的区域进行支护优化，加大支护参数，通过加强支护可以降低冲击地压发生过程中释放的能量总量，释放速度也显著降低，加强支护有利于巷道围岩的稳定性。对于受到冲击地压影响的巷道，除了使用常规的锚网索联合支护方式外，还需要在巷道外围采用36或40的U型钢进行支护，建立U形棚，还可以使用大立柱钢梁增加巷道稳定性。使用吸能支护材料也是受冲击地压影响巷道的常用支护方法。

3.3冲击地压的解危措施

解危措施简单地说就是对容易产生冲击地压的区域采取相应的措施，当发生冲击地压时能够及时采取措施应对，具体的解决措施是松动爆破和震动爆破。松动爆破主要是利用炸药的威力来扩大岩体的空隙，达到改变煤岩体性质的目的。震动爆破是指让应力的集中区域受到振动波的影响，诱发小规模的冲击地压，释放煤岩体的能量，避免大规模事故的发生。

3.4临时卸压式方法和循环卸压式方法

矿井开采初期一般不会出现冲击地压现象。在工作面开采后期，冲击地压显现剧烈，此时，可以采用迎头或帮部卸压爆破以及施工煤巷大钻孔的方法进行临时卸压。采用迎头或帮部卸压爆破防治冲击地压，主要是利用超前松動爆破人为改变煤体结构，将赋存在煤体中的高能量提前释放。在应力异常区进行卸压爆破时，需要多次进行爆破卸压，直到消除冲击危险为止。采用煤巷施工钻孔卸压方法是利用钻屑法或电磁辐射法对煤层冲击倾向性进行预测后，对于可能发生冲击危险性的区域采用大钻孔卸压防冲措施，在形成卸压保护带之后再进行煤层开采。循环卸压式方法是利用冲击地压监测结果和工作面顶板周期性活动规律，对存在冲击危险性的区域进行循环式卸压爆破施工，并将中厚煤层进行周期性预裂断顶。

4结束语

总之，面对煤矿冲击地压不断发生的局面，加强防治工作刻不容缓。在制定具体的防治方案之前需要对矿井冲击地压产生的原因有正确的认识，找出问题的根源，这样才能制定最适合本矿井的措施。开采的方式、强度以及围岩的结构等都有可能引发大规模的冲击地压，加强监测监控、合理设计和布局采掘作业、加强发生机理和防治措施的研究、加大投入和对职工的培训等都有利于对冲击地压进行防治。

参考文献：

[1]杨亚帆.煤矿冲击地压发生机理及防治措施[J].内蒙古煤炭经济.2018（10）.

[2]张建平.煤矿冲击地压发生机理与防治技术的研究[J].山东工业技术.2019（05）.

作者简介：

田宝利 （1984.10—），男，2014年毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业，大学学历，工程师，现在黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿防冲科从事技术工作。