深井冲击地压发生机理研究及防治技术

赵相海

兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿 山东菏泽 274700

以地质构造形式、开采深度、最大主应力以及采场回采产生的次生应力对冲击地压的影响要素进行系统研究，以多因素耦合分析冲击地压发生机理为基础，以使微震监测系统在冲击地压预测过程中充分发挥预警监测的作用，为冲击地压灾害发生规律及可能性进行充分的预测和防治提供可靠的数据依据。

1 冲击地压技术

冲击地压主要是由于煤岩性质以及相应的煤岩构造引起的。当前，煤岩性质以及相应的煤岩构造是研究的难点，现在对于冲击地压的防范并未形成一套完善的防范机理。可是由于经济对煤矿开采的不断增加，也促使煤矿冲击地压不断发展，每个国家的学者都进行了艰苦的探索，并且都发表了不同的理论，虽然理论各异，但都具有实际的指导意义。

在对冲击地压研究的过程中，应该将研究的重心放在预测防范，治理与降低伤亡为辅的原则。只要能够有效地避免冲击地压的出现，才可以有效地避免事故率以及降低不必要的损失，这样才可以使得煤矿开采朝着安全与绿色的方向发展。当前技术虽然不能够完全有效地预测冲击地压可是也可以采用相应的措施，降低冲击地压的发生率，具体如下：①应力集中，在工程中可以打卸压孔，这样能够有效实现卸压，其对预防突发性的冲击地压能够发挥良好的作用。②在工作面回采时，通常可以在上下平巷煤壁中设置一组压力检测器，间隔设定为5-10m，这样可以有效地检测煤壁内部压强的变化情况，当出现冲击地压的预警时，可以采取一定的保护措施。③可以在每一个巷道顶板设置顶板离层仪，这样能够对顶板离层实现实时监测的效果，从而可以防止顶板离层严重围岩超出自身最大承受能力，最终出现冲击地压[1]。

2 冲击地压防治措施

2.1 减弱煤岩应力集中

通常从如下两个方面着手：第一，对于应力集中或者巷道采煤较深，一般设置卸压孔，这样能够实现卸压的效果，从而可以起到避免冲击地压的效果；第二，找到良好的减压位置，一般步骤如下：①采用无煤柱的形式进行开采，对于煤体存在突出位置，可以将其清除，这样能够保证在开采的过程中不会受到煤柱的影响。②有效消除邻近层煤柱的相互租用，进一步降低冲击地压发生的概率。③优化开采顺序，在实施工程的过程中，假如开采不规范，那么可能出现大量应力集中的现象。现在比较有效的卸压方式有如下几种：依据应力三向化转移原理，对于冲击地压爆发的位置，可以设置大直径钻孔，以此来实现卸压[2]。当设置了大直径钻孔之后，往往对巷道内的围岩结构带来一定的破坏，进而演化成为弱化带，使得局部高应力向深度位置扩散，这样巷道位置的围岩位置应力比较小。假如出现冲击时，那么大直径孔可以吸收一定的冲击煤粉，此外，卸压区内顶底板将会形成闭合楔形阻力带，从而能够有效地防止煤体冲击，避免不必要的损失。

2.2 微震监测系统的应用

煤层顶板较为坚硬，在开采后容易出现剧烈活动，释放大量能量而诱发冲击地压。在开采过程中需要对工作面的微震频率进行记录，发现其震动的规律，这时在工作面运用微震监测系统监测整个回采过程相当重要。工作面平均进尺分别为100.0、198.5、304.0、401.0、497.5m，在此系统工作时间范围内采集到相关数据，运用微震三维可视化操作以及Surfer软件对该时间段的震源点进行分析，并按照震源点的平面分布划分出震源点范围。工作面在回采期间发生的采动是造成这些震动事件的主要原因，原岩应力已经不是处于初始状态分布。

2.3 作业面断顶卸压

随着回采作业面的持续推移，煤层上部坚硬顶板一旦出现大面积悬顶现象便会产生较大动载，极易引起大范围冲击地压现象。有鉴于此，应当在回采作业开始前针对两侧巷道见方区域内的顶板进行断顶爆破。通过这种断顶作业，可以有效促进后方采空区顶板的及时垮落，从而使采空区与未采区域的顶板连接性降低，有效降低顶板来压时的强度[3]。此外，通过爆破作业能够有效改变顶板理想特征，将其中积蓄的弹性势能提前释放，以降低冲击地压发生的可能性。具体作业参数为：自作业面开切眼处开始沿巷道走向以5m间隔布设断顶爆破钻孔，单个钻孔深度不小于28m，内部装药量不小于12kg。

2.4 微震监测法

众所周知岩体损伤破坏是一序列岩体裂纹产生、扩展、贯通的演化过程。岩体裂纹产生、扩展使得存储在岩体内部的弹性能得到部分释放，并以弹性波的形式从破裂源向外传播，从而形成微震事件。微震数据蕴含着岩体内部的应力和破裂变化发展趋势的宝贵信息，通过监测、分析岩体破裂损伤直至破坏过程中的微震信息，可以推断岩体的损伤程度和发展趋势，进而可分析岩体稳定性状态。由于微震监测系统可监测范围较大，且24h三维动态监测煤岩体破裂产生的微震事件，进而评估监测区域的冲击倾向性风险，评估准确率较高，因此广泛应用于冲击地压矿井中[4]。

3 结语

冲击地压作为深部回采中越发常见的一种地质灾害类型，实现对其的有效防治意义重大。矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产中结合实际制订有针对性的冲击地压防治措施，以实现对其的有效防治，从而为矿井生产的持续有效开展提供坚实保障。