浅谈煤矿煤层冲击矿压防治技术

侯相华

摘要：随着工业化进程的深入，行业企业对煤矿资源的需求量不断攀升，煤矿生产任务日益繁重，而保障煤矿生产安全是生产活动的首要前提。近年来煤矿生产安全事故频发，引起了社会各界的广泛关注，其中冲击矿压是影响煤矿生产安全的主要灾害之一，有效预防煤层冲击矿压迫在眉睫。鉴于此，笔者结合自身的工作实际，围绕煤矿煤层冲压防治技术展开相关探讨，首先详细探讨煤矿煤层冲击矿压的形成机理，总结其具体特征，然后提出有效监测煤矿煤层冲击矿压的有效手段，最后探讨煤矿煤层冲击矿压常用的防止技术手段。

Abstract： With the deepening of the industrialization process， the demand for coal resources in the industry has continued to rise， and coal production tasks have become increasingly onerous， and ensuring coal mine production safety is the primary prerequisite for production activities. In recent years， coal mine production safety accidents have occurred frequently and have aroused widespread concern from all walks of life. Among them， rock pressure is one of the main disasters affecting coal mine production safety. Effective prevention of coal seam impact on mine pressure is imminent. In view of this， the author combines the actual work to carry out relevant discussions around coal seam stamping prevention technology. Firstly， it discusses in detail the formation mechanism of coal seam shock pressure， summarizes its specific characteristics， and then proposes effective means to effectively monitor coal seam shock pressure. Finally， it discusses the common technical methods to prevent coal mine coal seam shocks.

关键词：煤矿;煤层;开采;冲击矿压;防止技术

Key words： coal mine;coal seam;mining;rock burst;prevention technology

中图分类号：TD82                                          文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）24-0111-02

0  引言

煤矿资源仍然是当代社会生产的核心功能物质，煤炭资源也是我国工业生产以及综合国力保障的有效体现。为了切实满足社会不断发展的需要，煤炭工业快速发展，提升煤炭生产效率前提是建立在安全生产基础上。冲击矿压属于弹性能量，主要在矿井巷道煤层或者周围岩体内集中存在。煤炭资源开采环节，采矿周边岩体的平衡性被直接打破，煤岩被抛到巷道中，导致大批量的能量聚集，煤岩体出现明显震动和损坏，考虑到其作用时间并不长，但是释放出来的能量相当大，同时破坏性显著，所以对于煤矿企业的生产安全造成不利影响，详细分析探讨煤层冲击矿压的形成理论以及呈现出来的实际特征，并在此基础上提出更具针对性的预防和防止技术手段现实意义凸显，同时也是推动煤矿工业生产安全水平提升的有效保障。

1  明确煤矿煤层冲击矿压的形成机理以及具体特征

1.1 形成机制  明确煤矿煤层冲击矿压的形成机理，对于保障生产安全意义重大。所谓冲击矿压指的是集中在矿井的巷道煤层中或者周围岩体中的能量被集中释放出来，煤岩被抛到巷道内，使煤炭体出现明显振动，造成严重损坏。冲击矿压的形成机理并不简单，直到现在仍然没有十分统一的认识，长时间以来都是国内外相关学者研究的难点问题。当前行业内对于煤矿煤层冲击矿压形成机理的研究基本可以概括为能量理论、强度理论、冲击倾向性理论等，这一系列理论对于煤层以及围岩的刚度展开相关说明。

如果煤层以及围岩的刚度均大于零，那么代表煤岩体处于稳定状态;如果煤层以及围岩的刚度加起来大于等于零，同时煤层的刚度又处于零下，那么煤岩体处于临近破坏的状态;如果煤层以及围岩的刚度加起来在零以下，那么整个煤层以及岩体就处于十分强烈的破坏状态，冲击矿压灾害也由此发生。在采集煤矿的过程中，其实煤层以及围岩体共同形成了一个相对平衡的系统。考虑到岩层体的顶板加之底板的强度都大于煤层，煤层又是主要开采对象，所以受到岩体压力影响，煤层体受到严重破坏。如果破坏属于稳定破坏，那么会表现出明显的巷道压缩以及煤柱形变等问题。如果破坏属于非稳定性破坏，那么瞬时能量被大量释放出来，冲击矿压灾害作为其直接体现，对生产人员以及生产机械设备等的安全性造成较大威胁。

1.2 具体特征  煤矿煤层冲击矿压的典型特征如下：①突发性。表现为在冲击矿压在发生前没有十分显著的征兆信息，表现为瞬时性，整体冲击矿压环节，弹性能量得以迅速释放，并且释放时间仅仅持续短短的几秒钟，整个过程相当短暂，并且这一过程根本无法得到有效把控;②破坏性强。主要表现在煤层岩体、顶板以及底板受到严重冲击，以及以上组合冲击，顶板的岩层出现明显断裂，巷道支护设备发生损坏，对于煤矿工作人员的生命安全产生严重影响，同时煤矿安全生产工作也难以顺利开展。导致煤矿煤层矿压出现的因素很多，探讨矿压的实际形成机理，分析其基本特征，能够为有效监测矿压同时高效科学预防提出可靠依据。

2  如何做好煤矿煤层冲击矿压的有效监测

煤矿煤层冲击矿压一旦发生所造成的后果很严重，为此广大煤矿生产企业必须格外关注煤矿煤层冲击矿压问题，事故出现后的处理工作虽然重要，但是提前预防杜绝事故发生更为关键。提前预防才是切实保障煤矿生产安全性的关键，所以一定要结合煤矿企业的生产实际建立起完善、可靠的煤矿冲击矿压监测预警体系，该体系对矿压灾害事故的防治价值凸显。考虑到当前煤矿岩体动态稳定控制工作的现状，再加上岩层运动及围岩应力场理论支持，结合煤岩冲击压力预测技术手段及治理技术手段，建立在理论研究以及实际工程经验基础上形成了相对完整的冲击矿压监测体系，其中钻屑法、电磁辐射法以及微震法等实现。

2.1 利用钻屑法实现预警  钻屑法是我国针对煤矿煤层冲击矿压最常用的检测方法，煤矿资源开采环节，现行的规范将该方法作为明确冲击矿压危险程度及防治举措效果评估的有效对策，大量工程实践研究都表明成效显著。该方法的优势在于操作较简单，可以将煤层岩体压力大小直接反应出来，对深度不一致的位置完成取屑，完成煤层岩体处于不同深度压力值的测定。考虑到该方法的探测范围有限，同时打钻的工程量过大，所以采用人工展开操作有较大误差，实现在线监测不可能，所以在一些复杂程度高的区域无法广泛推广开来。

2.2 利用电磁辐射法实现预警  借助电磁辐射法完成预测。电磁辐射法属于非接触式探测手法，该方法在我国冲击矿压监测中的应用愈发广泛。借助煤岩破坏产生的电磁辐射的接收完成煤岩体内应力集中程度的测定。电磁辐射法优势凸显，电磁辐射监测仪携带便利，无需安装，可以将其直接挂在巷道的煤壁上，整体巷道煤壁上只需要布置上电磁辐射监测设备即可轻松实现全矿井冲击矿压在线监测目的。

2.3 利用微震法实现预警  借助微震法实现，煤矿井下媒体以及采集场的岩石属于应力介质范畴，如果受到来自顶底板压力的影响，那么媒体以及围岩就被直接损坏，同时还有大量的能量集中释放，微震就是能量释放环节出现的典型物理效应。实际工程测试工作中，一旦煤岩体在弹性压力变形破坏过程中，产生低频微震动波，缓慢振动使弹性能量缓慢释放。考虑到这些情况，高效实现在线监测，微震监测体系借助煤岩体应力监测，完成冲击矿压监测操作，借助该方法能够达成十公里范围内的危险源的探测及预警操作。

3  煤矿煤层冲击矿压常用防止技术手段

3.1 借助合理的开拓布置以及开采手段  分析煤矿煤层冲击矿压常使用的防治技术手段，首先借助合理的开拓布置以及开采手段来实现。勘探及矿井设计环节，应该将冲击危险煤层以及区段详细了解，在设计环节就将冲击矿压的防治措施充分考虑在内，同时在准备环节实现合理的开拓开采方式，将冲击矿压危险有效消除，或者将其影响降低。大量工程实践研究表明，矿井冲击矿压受到开采技术影响较大，一旦开拓开采方式不恰当形成就“覆水难收”，开采冲击矿压煤层一定要采取防治冲击矿压生产技术举措。正是开展采掘工作前一定要将防治冲击矿压内容统筹考虑在内，使得开采流程的合理性，降低煤柱应力集中区形成几率。考虑到煤柱本身承受的压力较大，特别是半岛形的煤柱，承受的叠加应力往往来自于很多方向，所以更容易产生冲击矿压。

3.2 开采保护层  开采保护层是冲击矿压有效防治的关键技术，指的是一个煤层先完成开采，使得周围煤层有卸载时间，首先采集的保护层应该结合煤层赋存条件选择没有冲击倾向的煤层。在实际实施环节一定要保障足够的开采时间和空间，不能在采空区内留煤柱。待保护层开采工作完成后，围岩中有裂缝产生，导致围岩朝着采掘空间移动，采空区上下方的岩层卸载。

3.3 煤层注水操作  煤层注水操作，在采掘工作正式展开之前，煤层展开长时间的压力注水。注水往往在已经挖掘好的回采巷道内或者邻近的巷道内展开，其最终的目的是借助压力水的物理化学作用，使煤的物理力学性质得以优化改善，从而达到降低煤层冲击倾向以及盈利状态的目的。煤层预注水属于积极主动区域性防范举措，不仅可以将矿压威胁有效减缓，甚至还可以直接将其消除，此外还能够起到降温、改善劳动条件的作用。

3.4 煤层卸压  煤层卸压也是有效防止煤矿煤层冲击矿压的有效技术手段，将其进一步细分为卸压钻孔以及深孔卸压爆破两大方面。煤层深孔卸压爆破在采面以及上下位置的巷道开展卸压爆破操作，将集中在煤质中的弹性势能高效释放出来，同时采面周围以及巷道两侧形成卸压保护区，支承压力朝着煤质深层转移，无法直接在巷道或工作面的煤壁外表面作用，弹性能释放过程的冲击能力大大降低。卸压钻孔是在煤体的应力富集区域，打上一些孔径较大的钻孔，使得媒体和围岩体系累积的弹性能量得到慢慢释放。冲击矿压大部分在相近采空区与的工作面巷道内出现，煤柱一侧的冲击强度往往比工作面一侧的要大，所以借助煤柱上打卸压钻孔的方法较为合适。

3.5 回采布置  煤层群在开采的时候，开拓布置操作对保护层开采工作十分有利。首先开采能够卸压，同时不具备煤的冲击倾向性或者冲击倾向性较弱的煤层。邻近层属于冲击危险煤层的时候，应该优先开采危险性小的煤层，将其作为保护层，完成上保护层的优先采集。

4  结语

综上所述，冲击矿压对煤矿生产的安全性造成严重影响，为此煤矿煤层冲击矿压的防止也是煤矿生产企业重点关心的问题。文章在详细了解煤层冲击矿压形成机理以及特征的基础上，提出了针对性的预警机制及防止技术，希望对大幅度降低煤层冲击矿压风险有所借鉴，真正推动煤矿事业可持续健康发展。

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