关于煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究

＊王林日

（晋能控股煤业集团宏圣公司 山西 048400）

通常情况下，开采设计防范冲击地压大多属于区域性防范措施，主要依照相应规律，合理的对现场进行设计，能够从周围岩石的集中程度着手，尽可能地对大量弹性技能进行减少，以保证冲击电压可以从根源得到有效规避。

1.煤矿深部开采冲击地压风险事故致因模式分析

一般而言，在煤矿中，对于煤层以及顶底板围岩来说，自身存在较强的不稳定性，常常出现被破坏的情况。简而言之，由于长时间被人为因素所影响，最终使得自然因素原有状态发生了不同程度的改变，致使原本具有较强危险性的自然因素在人为的干扰下，风险事故出现的概率大大增加。通常，导致冲击地压出现的因素相对较多，复杂性很强，被多种因素联合影响。在研究冲击地压风险的发生机理之后可知，其会对矿井的安全产生很大作用。同时，在具体的工作过程中，可以依照轨迹交叉论的事故制因模式，构建风险事故模型，并结合以往的经验和数据资料，有效制定应对措施。经分析，导致冲击地压事故出现的自然风险可以划分为三个类型，分别为开采深度，岩煤特性以及地质构造[1]。

2.煤矿深部开采冲击致灾机理以及风险类型分析

(1)深部应变形型

煤岩在深部状态下，作用力往往会发生一定的改变，并会出现可持续性的强流，对于这种物质来说，属于塑性介质。通常，深部开采完之后，采掘空间附近的岩应力会重新地进行分散，然后在作用力的支撑下，弹性以及塑性都会发生不同程度的变化。基于热力学温标模型下，依照室内不同的应变力，砂岩会产生不一样的结果，并对深部围岩基本弹性模型进行构建[2]。

通常情况下，采掘扰动后，围岩聚集能量的特征主要可以体现在两个方面。一方面，因为矿山具有较大的压力，并且压力会重新地进行分布，围岩内会聚集非常多的能量，然后随着不断的改变而进行逐步地释放，为围岩造成了不同程度的冲击影响，最后使得围岩遭到了严重的干扰和破坏。另一方面，对围岩聚集弹性造成了较大的损坏，并逐步地释放出驱动力，致使围岩的深部出现了速变的情况，当达到一定程度之后，会被高应力所干扰和阻碍。一般而言，由于受到深度的干扰，致使区域应力集中会出现增大的现象。通过深层次的研究可以明确，支撑压力峰会随着岩深度而出现不同程度的阻碍，同时峰值也会在很大程度上得到提高。

(2)深部坚硬顶板型

近年来，随着煤矿开采深度的日益增加，除了媒体提及的弹性大大增加以外，应变也随之增多。在这其间，应顶板的厚度越来越大，长度越来越长，具体的体积更是会随着区域而日益上涨。相关研究人员对其深度展开了分析，通过对其岩梁长度及厚度展开了观察，掌握其中的变化规律。通常，岩梁聚集能量其间，岩梁会依照厚度增大而不断增大。经分析，岩梁长度可以从20m增加到40m左右，聚集能量可以从0.278MJ增加到6.57MJ，岩梁的厚度能够从2m一直增加到4m左右，聚集能量则会从1.82MJ一直增加到4.98MJ。

通过对岩体破坏的最小能量原理分析和研究可以明确，不管岩体是在何种应力情况下，如果失去了原本的稳定性以及可靠性，破坏就会随之而来。通常而言，破坏需要消耗非常多的能量，当坚硬顶板遭到严重破坏的时候，在开采条件下，煤岩体系统就会对弹性能进行自动的存储，并随着不断的发展而缓慢地进行释放。基于这种背景，可以在一定程度上对煤岩体系统有可靠性以及稳定性的增强。同时，当开采深度不断的加深之后，系统中的能量也会逐渐地增加，从而对原本的平衡状态进行了突破[3]。但是，煤岩体被破坏之后，往往会消耗非常多的能量。简而言之，系统中会增加两部分的能量，并采取不同的方式将这些能量抛出，最终使得冲击地压逐渐形成。

3.煤矿深部开采冲击地压监测预警技术分析

(1)自震式微震监测系统分析

现阶段，在具体的煤矿开采过程中，为了能够让冲击地压得到有效的监测，通常会对KJ768自制式检测系统进行运用。对于这一系统来说，在实际使用过程中，能够对现场进行实时的监管和控制，以保证矿山的实质变动情况可以得到有效的监督。然后，对各类信息进行的记录，诸如：位置以及能量等，科学地进行获取。通常而言，该系统能够对岩体的应力变化情况进行连续的监督，也可以观测到顶板是否出现了断裂的情况，明确岩层具体活动现状[4]。同时，在对这一技术展开使用的过程中，能够在大部分矿区进行工作，并可以有效地对相关问题进行解决和处理，降低危险监测问题出现的概率，促进监测有效性的增强。

(2)应力在线监测系统分析

通过对冲击地压的深层次分析和研究可知，冲击地压出现的因素有很多，而归根结底，主要是因为地应力以及采动应力被工作动态所严重的干扰，致使体应力出现了不同程度的改变。在对光纤光栅进行研究的过程中，在应力在线监测方面，通过动态显示其工作的范围，并对工作的整体情况进行监测。同时，在实际的监测过程中，依照实际情况，对KJ550监测系统进行高效的应用和选择，对采掘工作面进行严格的监管。并且，对煤柱展开实时的监测。针对钻孔应力观测技术而言，在具体的运用过程中，能够将煤矿采掘的整个过程清晰地显示出来，也可以对现场存在的危险区域进行精准地分析，明确存在的各类危险因素，尤其是对卸压等危险措施，能够具有较为良好的成效。

在冲击地压预警技术中，钻削检测是一种效果较为良好的技术手段，冲击地压在出现的时候，由于危险性的日益提高，钻孔出现削量也会随之变多，而钻屑的大范围增多，往往会导致采动应力不能集中。在对这一问题进行处理的过程中，应该对KJ615进行有效地运用，科学地开展采掘工作，对冲击面的地压展开综合的处理，然后对掘进期间的钻孔进行把控，做好监测工作，将屑量的变化推算出来，以便冲击地压的危险性能够实现实时预警的目的和作用。

(3)“全频广域”震动监测系统分析

对于以往的微震监测方式来说，通常指可以对低频高能的行为事件进行监测。针对高频低能的事件，则根本没有相对良好的处理办法，对冲击地压进行孕育以及产生过程，无法展开精准且全面的监测预警，最终导致预警的精准度相对较低，有时还会出现误报的情况。通过深层次的研究之后可以明确，在对煤矿深部开采冲击地压进行监测的过程中，可以依照具体情况的前提下，对“全频广域”震动监测系统加以运用，以保证各种频率的微震监测设备能够得到精准的测量，提升测量的准确性，对工作面以及巷道围岩等区域，都能够对其进行科学的监测，以保证区域的频率可以高效地获取。通常而言，我国煤矿安全监察工作在开展过程中，冲击地压灾害预防频率范围具体为高频小尺度损伤、中频破裂等，可以通过对KJ926区域展开严密的监控。此外，对于这一系统来说，能够对矿区的事件进行可靠性有效的记录，然后依照矿区的实际情况，合理的对危险元素进行分析和研究。

4.煤矿深部开采冲击防治技术分析

(1)冲击地压应力技术分析

在我国的具体发展过程中，防控技术体系大多是以控制为主，虽然冲击力形成的距离原理并没有得到明确地掌控。但是，相关技术人员在不断地研究以及探索过程中，也对这一因素进行了充分的了解，为冲击低压防治工作的开展提供了可靠的数据支持。通常而言，冲压的矿井主要是对局部或者区域结合的方式进行利用，在矿井设计的过程中，采取区域的防治办法，通过对区域范围的应力的研究，能够对危机程度进行整体消除。研究得知，区域防治技术大多在两个方面体现。一方面，从优化开采设计的区域冲击危险来组织开展防治工作，具体包括：开拓方式以及开采顺序等。对于这些工作来说，可以从源头上对应力的出现进行规避，有效地加以防治。另一方面，从区域范围来对煤岩体进行削弱，保证应力水平可以从整体的角度上减少，借助煤体注水等方式来进行开展。针对已经形成的采掘工作面，需要进行区域防尘，并将此作为基础，有效地开展局部防冲工作。此外，冲击地压局部防治技术在具体应用阶段，常常会受到特殊因素的干扰。因而，为了可以有效地规避这些现象，降低问题出现的概率，可以对局部紧急处理办法进行利用。

(2)冲击地压支护设备

对于冲击地压危险区域来说，可以结合实际情况，采取科学的加强，诸如：锚杆等。通常支护方式相对较多，可以利用主动支护以及钢架被动支护组合的办法。新型支护设备，具体有液压支架等，在实际的工作开展过程中，通过对工作阻力的不断增加，让支护体系的整体高度得到增强，并对金属材料进行高效的运用，以确保支护中的阻尼系数可以大幅度提升。同时，借助优秀的吸能特性，让支护体系得到不断的健全和完善，以保证围岩冲击下，能够形成相对稳定的变形让位。此外，可以对超高强热处理技术进行应用，有效地对锚杆强度进行提升，在冲击载荷的影响之下，将其优越性能整体凸显出来，让延伸性能以及呼吸能力可以得到不断的增强，进而最大限度地满足巷道支护的要求。

5.结束语

综合而言，在社会经济高速发展的新时期下，煤矿行业所发挥的作用和价值非常大。但是，对于煤矿行业来说，与其他行业不同，本身具有较强的危险性，尤其是冲击地压灾害，更是会为工程造成较为严重的影响。所以，相关人员在工作过程中，一定要强化对冲击地压问题的重视，能够做好相应的预防措施，以保证工程的开展可以更加稳定顺利，不会出现任何的问题。