1、淺談煤礦沖擊地壓防治技術研究與應用    摘要：通過對煤礦發生沖擊地壓現象的現狀、特點及影響因數分析，提出并制定了適合條件的沖擊地壓危險預測方法和解危措施 關鍵字：沖擊地壓；解危措施；效果檢驗；安全開采。 Abstract: through the analysis of coal mine rockburst phenomenon present situation, characteristics and influence factor analysis, put forward and make the prediction method and

2、 controlling measures of rockburst hazard for conditions Keywords: rockburst; controlling measures; effect evaluation; safety mining. 中圖分類號：TD3 文獻標識碼：A 文章編號： 1. 沖擊地壓的特征 沖擊地壓是采場周圍煤巖體,在其力學平衡狀態破壞時,由于彈性變形能的瞬間釋放而產生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現象。沖擊地壓是一種特殊的礦山壓力顯現。其顯現強度特征一般為弱沖擊、強沖擊、彈射、礦震、巖爆、煤炮、沖擊波、彈性振動等,常伴有煤巖體拋出、巨響及

3、氣浪等現象;其發生突然劇烈,沖擊波力量巨大,瞬間摧毀巷道、采煤工作面和設備,傷擊人員。 煤礦沖擊地壓顯現主要表現在2個方面: 一、是礦井表現出明顯的動力現象，在巷道的開拓掘進與工作面生產過程中經常聽到煤炮聲； 二、是部分巷道圍巖穩定性較差，巷道支架損壞、底鼓嚴重、兩幫變形量增大，巷道維護困難。通過某煤礦的現場觀測和礦壓資料收集，對煤礦的礦山壓力現象進行了總結，其特點如下： 1、突發性、偶然性。例如某礦九采區已開采完5個工作面，未發生過沖擊地壓事故，該次事故發生前現場也沒發現應力變化的前兆信息，事故具有明顯的突發性、偶然性。 2、瞬時性。破壞過程持續時間相當短暫，并產生了強烈震動，強大的沖擊波造

4、成了大量煤塵飛揚，發出振動和響聲，巨大的能量在瞬時被釋放。 3、巨大的破壞性。動力現象發生后損壞支架、破壞巷道甚至造成人員傷亡。巷道頂底板、兩幫移近量大，巷道破壞較嚴重。 4、有別于瓦斯突出。在動力現象發生后，通過現場進行瓦斯含量測量發現瓦斯含量沒有明顯增加，這就否定了煤與瓦斯突出的可能性。 2沖擊地壓發生的原因 沖擊地壓發生原因有內因、外因兩種因素:內因包括煤層本身的物理屬性、煤層原巖應力狀態;外因包括采深、采動集中應力(主要為超前支承壓力、煤柱集中應力等)、放炮誘發等。 （一）沖擊地壓發生的內因 1、煤層具有沖擊傾向性 沖擊地壓的發生與煤巖體物理力學性質有直接關系。煤炭科學研究總院北京開采

5、研究所對華豐煤礦4層煤沖擊傾向性試驗結果表明,華豐煤礦4層煤具有強烈沖擊傾向性,其直接頂具有中等沖擊傾向性。 2、礫巖活動是發生沖擊地壓的主要力源 該煤礦4層煤上方基本頂為70余米厚的砂巖層,隨著工作面的推進周期性跨落;其上為40余米厚的紅土層,隨基本頂的跨落而彎曲下沉;再上部為500800 m的巨厚礫巖層,礫巖層完整性較強,抗壓及抗拉強度均較大,采后不易冒落下沉,導致礫巖層與紅土層之間產生離層空間。隨著采空面積的加大,巨厚礫巖層形成板狀懸空巖梁,礫巖層原來的應力狀態發生改變,從而增加了未采4層煤的應力水平。當板狀礫巖層懸露面積達到一定程度后,開始緩慢下沉并周期性斷裂跨落,礫巖層的斷裂跨落對下

6、部的煤巖體產生沖擊載荷,從而加劇了4層煤工作面煤體的應力集中程度,導致4層煤工作面沖擊危險增強,因此,巨厚礫巖層是發生沖擊地壓的主要力源。 （二）沖擊地壓發生外因 1、采深大應力高 該煤礦首次沖擊地壓發生在-538 m水平,垂深為668 m,即沖擊地壓發生臨界深度為668m,開采大于該深度就有可能發生沖擊地壓。目前礦井最大開采深度為1230m, 4層煤工作面開采深度已達970m,已遠遠超過該深度。隨著4層煤工作面采深的加大,自重應力已超過4層煤的抗壓強度,較高的原巖應力易使煤體產生應力集中而破壞。 2、煤柱集中應力的影響 為滿足煤層防火的要求,相鄰采區之間和上下階段之間留有采區和階段隔離煤柱,

7、現場實測和數值計算結果表明, 4層煤柱應力集中峰值范圍為712m,當煤柱尺寸>12 m后,在煤柱內部將產生疊加應力,從而為煤柱沖擊提供了基礎應力條件。 3、工作面采動集中應力和周期來壓的影響 觀測結果表明, 4層煤工作面超前支承壓力集中范圍為535m,應力集中系數為2. 5,但上方礫巖層的超前壓力影響范圍達120m。因此, 4層煤工作面采動集中應力對工作面影響較為明顯。4層煤分層開采時上分層工作面周期來壓強度最大達510 kn/m2,來壓較為強烈。據不完全統計, 4層煤沖擊地壓83%發生在頂板來壓期間,且對工作面超前壓力影響范圍破壞最為嚴重。 4、工作面推采速度的影響 回采工作面推采過大

8、后,工作面煤體集中應力得不到及時釋放,容易造成應力集中,因此工作面推采速度也是影響沖擊地壓發生的因素之一。 (5)放炮誘發 回采工作面放炮容易造成煤巖體能量釋放,因此工作面放炮是誘發沖擊地壓的主要工序,據統計,煤礦放炮誘發沖擊地壓占75%以上。 3沖擊地壓的影響因素 隨著煤礦開采深度的逐年增加，煤巖動力現象逐漸顯現并趨于嚴重。對擊地壓發生的原因是多方面的，通過系統的分析翻究總結影響該煤礦煤巖沖擊現象的主要因素為： 1、煤(巖)的性質。該煤礦煤的沖擊傾向性為強沖擊傾向。 2、圍巖性質。主要是頂板巖性和厚度及其吞煤層開采后的可冒性，是影響沖擊地壓的重要因素。特別是基本頂為厚層砂巖或其他堅硬巖層、確

9、板也是堅硬巖層結構的煤層更具沖擊危險性。 3、開采深度。開采深度愈大，煤體應力愈高，煤體變形和積蓄的彈性能也愈大。該煤礦93上04工作面目前開采深度在685 m，具有開采深度大的特點。 4、地質構造的影響。通常，在地質構造帶日中尚存有一部分地殼運動的殘余應力，形成構造力。在煤礦中常有斷層、褶曲和局部異常帶，沖地壓常發生在這些構造應力集中的區域。該煤礦西部基本上是一單斜構造，故垂直和水平應力均，壓應力，最易發生沖擊地壓現象。 5、采煤方法的影響。采用綜放開采技術進季生產的礦井，其影響范圍大(一般工作面超前承壓力影響范圍達60 m以上)，應力絕對值增加但集中程度降低。相對而言，綜放開采工作面的沖擊地壓危險性比單一煤層或分層開采的工作面的擊地壓危險性小一些，但由于其影響范圍大，故工作面周圍的沖擊地壓危險性將會升高。 6、煤柱的影響。產生應力集中的地點、孤島形和半島形煤柱可能受幾個方向集中應力的疊加作用，因而在煤柱附近最易發生沖擊地壓。該煤礦93上04工作面采用3條巷道布置且中間巷沿3上層頂板布置，中間巷與回風巷及運輸巷的距離分別為60，91 m，開采煤層平均厚度521 m，所以中間巷與回風巷的煤柱寬度正處在煤柱沖擊危險的臨界寬度范圍內。 總結: 本文提出了實用的沖擊地壓的評價及預測方法、實用解危措施和相應沖擊壓治理效果檢驗措施以及沖擊地壓應急預案