冲击地压机理及防控现状与发展研究

冲击地压机理及防控现状与发展研究
发布时间：2022-09-02T05:53:18.583Z 来源：《工程建设标准化》2022年5月9期作者：刘慎修
[导读] 冲击地压在煤矿开采作业中具有高发性，属于动力灾害，而且破坏性较强。

刘慎修
单县丰源实业有限公司山东省菏泽市 274330
摘要:冲击地压在煤矿开采作业中具有高发性，属于动力灾害，而且破坏性较强。

一旦发生冲击地压，必然会对井下作业人员的生命安全造成较大的威胁，还会破坏井下各种构筑物及仪器设备，带来巨大的经济损失。

因此针对冲击地压灾害应做好预防工作。

针对冲击地压产生的原因进行分析，并采取具体的措施做好防范工作，降低或避免冲击地压发生的机率，为煤矿安全生产作业提供重要的保障。

关键词：煤矿产业；冲击地压地质灾害；防治技术
中图分类号：TD324 文献标识码：A
引言
随着近年来社会经济水平和科学技术的稳定发展，煤矿领域中开采技术和灾害防治问题也成为了社会研究和关注的重点。

在此期间，煤矿冲击地压地质灾害也成为了关注度最高的技术手段之一。

在采矿工作推进期间，为确保冲击地压地质灾害得到有效预防，煤矿企业也需要加强对灾害问题的关注，在分析其灾害类型的基础上探究其影响因素，确保企业和工作人员充分认识现有施工问题，在有效掌握施工差异基础上，提出针对性防治方案和应对手段，希望对后续灾害防治工作的开展提供必要帮助。

1 煤矿冲击地压灾害的特征及破坏机理
在当前煤矿生产过程中，由于存在较多的不安全因素，冲击地压是其中较为常见的灾害。

冲击地压发生时，煤岩内部会积聚大量的能量，当其达到最大临界承载强度时，巷道和采煤工作面周边岩体会释放出变形能，岩体被破坏，导致煤矿地下支架塌坍，出现冒顶现象。

冲击地压发生后会造成较大的损害，比较严重的情况会导致煤或是岩石从巷道两侧爆裂开来，出现煤岩弹射的情况，导致巷道直接被摧毁或是产生巨大的能量，威胁井下作业人员的安全，破坏地下的设备和设施。

而且冲击地压发生时，还易引发一些基础潜藏的矿井灾害，在巨大震动下巷道顶板出现冒落，影响通风和运输，特大冲击地压发生时，还易激起井下煤层或瓦斯爆炸、出现地表河流湖软质泥岩等二次威胁，造成地面构筑物的破坏和倒塌。

冲击地压对矿井的威胁性大，发生的机理复杂和多变，这也导致无法找到一套治理冲击地压的既定理论，需要针对不同问题不同对待，从而针对不同问题以基础理论为依据，制定具有针对性的措施，及时解决问题。

作为一种特殊的矿压显现形式，存在较多的影响因素，显现形式也更具多样性，会带来十分严重的后果，因此在煤矿开采作业过程中，需要对冲击地压给予充分的重视。

2 冲击地压地质灾害的影响因素
2.1 地质构造影响较大
在实践研究中可知，如果工作面和断层位置接近，或是直接在斜轴位置进行煤矿开采，很可能造成冲击地压灾害发生概率提升，对于矿区整体破坏性较强。

所以，在某种程度而言，地质构造给冲击地压地质灾害问题将带来巨大影响。

2.2 受开采顺序和方式影响
煤柱预留是井下作业时较为常见的开采作业方式，但在支承压力不断增加时，这也会导致冲击地压灾害发生概率提升。

当煤柱预留较多的情况下，或是巷道掘进处于应力高度集中区域、对头或是平行进行两条巷道掘进时，冲击地压灾害都会处于高发状态。

3 煤矿冲击地压防止发展措施
3.1 煤层注水技术
利用优化煤岩力学性能进行卸压过程中，可以将高压水注入到煤层中，通过弱化煤层，消除围岩位置能量聚集的问题。

也可以将应力计设置在应力集中位置处，在具体操作过程中，需要以工程试验为指导，降低应力集中的问题。

也可以选择喷浆锚索锚网实施支护，以此来提高支护的效果。

通过煤层注水来改变煤层物理特性，这样可以对冲击地压起到有效的防范作用，也能够起到良好的防尘效果。

由于钻孔位置处会出现一定量的煤粉，同时煤体中还会出现裂纹，产生应力计松弛的情况，在补压处理后仍会存在一定的松弛现象，从而达到较好的卸压效果。

通常情况下煤层不仅具有一定的透水性，而且还存在孔隙，利用煤层注水技术，能够对煤层物理性质和煤层结构进行一定的改善，进一步提升煤层的塑性水平，并达到较好的降尘效果，实现对冲击地压危险的有效防范。

在具体进行该技术应用过程中，通常以压注化学溶液及顶板注水等方式为主。

注水作业过程中，需要合理控制注水时间，分析煤层注水减压的必要性，并选择适宜的注水机械，实际操作过程中要避开危险区域，这样不仅能够达到较好的注水卸压效果，而且还有利于实现对作业人员人身安全的有效保护。

3.2 回采期间冲击危险监测
（1）微震法。

微震监测系统基于区域内发生的矿震活动情况，以每日震动活动为基本单元，对比分析3~7 d内震动发生的频次、能量及分布特征。

微震法预测冲击地压危险的一般规律有：①矿震活动不明显且震动能量水平较低，预示围岩处于能量稳定释放阶段，可正常生产；②矿震活动出现频次较高，能量显著增加，能量缓慢增加时间持续3 d以上，或者震动活跃期后出现骤降，则判定冲击地压危险；③震动能量与冲击地压危害呈正相关的关系，当震动能量＜1×105J时，冲击的危险性相对较弱；当震动能量≥1×106 J，说明矿区有剧烈的岩层活动，发生较大的应力转移，应当及时采取防冲措施。

（2）钻屑法。

采取钻屑量指数衡量工作面的冲击危险程度，通过对工作面的钻屑量数据进行统计分析，获得符合该矿实际生产条件的钻屑量指数阈值，进而有效指导冲击地压预测。

其中钻屑量指数=钻出煤粉量/正常排粉量，一般将1.5倍正常排粉量定为该点是否具有冲击危险的阈值。

3.3 大直径钻孔卸压
通常会针对应力集中或是巷道采煤较深的情况设置卸压孔，或是采用无煤柱、消除邻近层煤柱相互作用及优化开采顺序等方式来进行减压，降低冲击地压发生的概率。

具体卸压时，对于冲击地压爆发位置，通过设置大直径钻孔进行卸压。

大直径钻孔设置后，会破坏巷道内的围岩结构，这样可以将其转化为弱化带，促进一些部位的高应力不断向深度位置扩散，使巷道位置处的围岩应力下降。

而且大直径钻孔在冲击地压发生时，还有利于吸收冲击煤粉，卸压区内的顶底板在冲击地压发生时能够构建起闭合楔形阻力带，对煤体冲击起到一定的阻挡作用，降低其带来的损失。

在针对高应力环境进行开采作业时，利用钻孔卸压能够对钻孔周边的煤体和岩石起到有效的破坏作用，释
放出煤层中的能量，以此来削弱冲击应力。

具体作业过程中，以煤层压力和高压力的释放作为主要方式，更符合煤层开采作业的具体要求。

通过应用钻孔方式将岩石高应力向其他岩体转移，达到卸压的目的。

实际钻孔施工时，采取单排钻孔方式进行布局，并对钻孔参数实施有效控制，使其在起到卸压作用的同时，进一步保证钻孔作业的安全性。

结束语
综上所述，煤矿井下开采作业具有高危性，冲击地压灾害是其中较为严重的安全隐患。

一旦冲击地压灾害发生，必然会直接伤害到井下作业设施和作业人员的安全。

因此在煤矿开采作业过程中，需要全面对冲击地压灾害发生的条件、影响因素进行了解，并制定切实可行的防治措施，避免冲击地压灾害的发生，确保煤矿井下作业的安全性，为煤矿企业的健康发展打下坚实的基础。

参考文献
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