国内外冲击地压预测与防治

浅谈国内外冲击地压预测与防治

摘要：冲击地压是一种特殊的矿山压力现象，也是煤矿井下复杂动力现象之一。当应力超过极限状态时，会造成瞬间大量弹性能的突然释放，，不仅会对设备造成损坏，严重时可造成人员伤亡。本文主要针对冲击地压发生的现状，阐述目前国内外对冲击地压预测和防治的情况，对现有主要的预测技术进行了分析说明。

关键词：冲击地压；威胁；预测；防治

前言

随着我国能源对煤炭的需求，煤炭开采量随之增加，开采深度已接近千米。因此冲击地压灾害将日益严重，短期内还不能像发达国家一样将冲击地压矿井一并予以关闭。从而，我们必须对冲击地压这种自然灾害进行更深的研究。本文对冲击地压预测与防治方法进行了综合论述，希望对冲击地压预测与防治有所帮助。

1 冲击地压预测

1.1 围岩变形监测法

采掘活动在煤层和顶底板中将引起各种形式的矿山压力显现，其中支承压力有着特殊的意义。支承压力的大小、分布是多因素影响的结果。在发生冲击地压过程中，支承压力特别是动压显现起着重要作用。因此利用它的显现规律可以预测冲击地压。一般情况下，支承压力的动压显现与工作面煤壁边缘区的稳定性有关。当边缘区未被压坏时，随着采煤工作面的推进，支承压力的大小和峰值也随之变化，其峰值愈靠近煤壁冲击危险性也愈大。

1.2 钻屑法

钻屑法是通过在煤体中钻小直径钻孔，根据钻孔时排出的煤粉量及其变化规律和有关动力现象。达到一系列探测目的施工方法；钻屑法能够估测煤岩体应力大小和分布，因而能够用于估测采掘工作面的支承压力大小和分布规律。支承压力的峰值大小，峰值位置至煤壁的距离，以及支承压力显著作用范围。它具有简单易行、直观、适应性强等优点，成为公认的一种预测冲击地压危险的主要方法。

1.3 地音微震监测

地音微震监测是实现冲击地压防治现代化的有效途径。在井下生产过程中，回采、掘进等生产过程都会引起围岩应力集中，造成采掘空间周围岩的震动、破裂和突然卸压出现一系列具有动力特征的声发射现象，通过上述动力现象是煤岩结构破坏和裂隙扩展或灾害性事故的前兆信号，观测和记录这些现象就可以预测冲击危险。1.4 电磁辐射监测仪探测法

不同类型的煤、岩石和混凝土在载荷作用下变形及破裂过程中都有电磁辐射信号产生。电磁辐射与含瓦斯煤岩流变破坏之间具有很好的相关性；掘进或回采空间形成后，围岩自然应力被破坏，矿体和围岩必然要发生变形或破裂，从而会寻求一种新的应力平衡；这种过程会引起电磁辐射。不同类型的煤、岩石和混凝土在载荷作用下变形及破裂过程中都有电磁辐射信号产生。电磁辐射与含瓦斯煤岩流变破坏之间具有很好的相关性；由松弛区域到应力集中区，应力及瓦斯压力越来越高，因此电磁辐射信号也越来越强。在应力集

中区，应力和瓦斯压力达最大值，因此煤体的变形破裂过程也较强烈，电磁辐射信号最强。进入原始应力区，电磁辐射强度将有所下降，且趋于平衡。

2 冲击地压防治

2.1 开采保护层

当所有煤层有冲击地压危险时，应开采冲击地压小的煤层。当冲击地压危险的煤层的顶、底板都赋存保护层时建议开采顶板保护层。开采保护层其围岩产生裂隙引起围岩向采掘空间移动使采空区上下方的岩层卸载形成“卸压带”以及附近岩层产生破裂。煤岩体中产生大量裂隙改变了煤岩结构和属性释放了潜在的弹性能消除和减缓了冲击地压的危险。

开采保护层防治冲击地压的原因：保护层开采是一种区域性、超前性、彻底性治理冲击地压的措施之一，能从根本上消除工作面冲击地压威胁。保护层开采可减少岩层移动的范围，形成新的应力平衡状态，原有煤层中的应力减小，煤层中出现裂隙、膨胀，透气性增大，使得发生冲击地压危害的可能性降低，从而减少发生冲击地压的可能性。

2.2 合理选择开拓布置及开采方法

控制煤矿冲击地压发生的关键，是控制冲击地压实现的应力条件；在开拓和准备阶段中实现合理的开拓开采方式和顺序，以便完全消除冲击地压危险，或把它减小到最小程度。

2.3 煤层预注水

煤层注水是通过高压水将煤体压裂，并通过煤岩水化反应改变煤岩体物理性质和结构的措施。注水后能使煤体的强度和积蓄弹性能的能力下降，使煤体冲击倾向减弱。水对煤的弱化作用，能使强烈冲击倾向煤层变成无冲击倾向或弱冲击倾向煤层。

煤层注水防治冲击地压的原因：煤层注水后，可以使支承压力峰值降低，峰值点位置向煤体深处转移，从而能达到改变煤体（或局部煤体）应力状态的目的。煤体注水后，能够改善能量释放过程中在时间上的稳定性和在空间上的均匀性。

2.4 卸压爆破

卸压爆破能同时局部解除冲击地压发生的强度条件和能量条件。即在有冲击危险的工作面卸压和在近煤壁一定宽度的条带内破坏煤的结构（但不落煤），使它不能积聚弹性能或达不到威胁安全的程度；卸压爆破在煤体中产生大量裂隙，使煤体的力学性质发生变化，弹性模量减小，强度降低，弹性能减少，破坏了冲击地压发生的强度条件和能量条件。由于煤体内裂隙的长度和密度增加，按照失稳理论，还具有致稳作用和止裂作用，防止了冲击地压的发生。

2.5 钻孔卸压

聚集在煤岩中的压力通过钻孔的方式进行释放，使煤层中的压力降低。是释放弹性能的一种方法。其原理是基于钻孔及其周围形成的破碎区。当这些破碎区互相接近后，便能使煤层破裂卸压。钻孔卸压作为解危措施是可行的，其优点在于能把钻孔深入到高压带。卸压效果好，灵活可靠。

3 结束语

冲击地压事故是井下常见且多发的事故，随着矿井开采深度的逐渐增加，发生冲击地压事故的概率也随之增加，在没有更好的解决办法之前，我们只能通过现有的技术和方法对冲击地压进行预测，并采取相应有效的预防措施，总结以往的事故经验，根据矿井的实际情况制定行之有效的技术措施，以防止冲击地压事故的发生，确保煤矿企业安全生产。

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