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冲击矿压防治技术研究 作者李凤仪 王维维 （黑龙江科技学院安全工程学院，哈尔滨，150027） 摘要随着矿井向深部开采，各种动力灾害现象也涉繁出现。本文通过现场观测、调查东荣二矿动力灾害现象，并查阅相关资料，分析东荣二矿动力灾害发生的机理、条件和特点，并借鉴国内外先进的动力灾害预测及防治理论技术，设计出东荣二矿动力灾害控制方案。 关键词 动力灾害 冲击矿压 孤岛煤柱 0．前言 煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。这些现象统称为煤矿动力灾害，是煤矿重大灾害之一。目前，我国的冲击矿压及矿震灾害十分严重，近年来，随开采深度增加，此类灾害有加重的趋势。在高突矿井冲击矿压现象所引发的灾害后果更为严重，已成为制约煤矿安全生产新的灾害，是煤矿行业发展的重大障碍。双煤集团东荣二矿即是如此，在二水平17煤层七面下料道进行巷修时，发生多次冲击矿压现象。 1. 东荣二矿冲击矿压事故调查分析 东荣二矿是始建于1995年，设计生产能力1.5Mt/a，2000年达产后又于2004年经过扩建生产能力提升至2.4 Mt/a。随着矿井向深部开采，矿井接续紧张问题的出现，造成回采巷道布置的不合理，从而使煤岩层应力集中，矿山压力现象显现逐渐增大，并且出现了冲击矿压的动力现象。 通过对近期发生的4次冲击矿压事故现象调查发现，4次事故发生时的特点如下且基本相同 （1）事故发生前没有明显前兆，速度快； （2）事故发生时伴有巨响，有气浪； （3）事故发生后有大量煤体抛出，严重堵塞巷道，破坏严重。 4次事故的发生地点如图1所示，从图中可以看出4次事故的发生地点均在16层的残留煤柱附近。 图1 17层七面下料道冲击矿压事故统计图 2. 东荣二矿冲击矿压事故原因分析 2.1形成原因 根据发生冲击矿压的地点所处位置初步分析，在南二下延采区17层七面下料道，上方为2005年末回采完毕的16层八面所遗留的煤柱，且属于孤岛煤柱，煤柱集中压力大；该条巷道上帮又处在17层六面采空区保护煤柱内，煤柱集中压力也相当大，该条巷道正处于此煤柱压力增高区下。由于16层老顶均为砂岩，强度比较大，所以，老顶在16层八面的悬顶面积比较大，由16层八面遗留煤柱向17层六面采空区保护煤柱和17层七面下料道顶板传递压力增大，且在17层六面采空区保护煤柱里造成应力叠加，导致该煤柱所承受的压力积聚增加，进而在17层七面下料道上帮出现矿山压力增大。又因为16、17层之间的岩性均为砂岩，强度比较大，所以造成17层七面下料道上帮矿山压力增大，上帮发生弹性变形。而东荣二矿在巷修时，采用了打木贴帮柱的支护方式，木支护属刚性支护，木贴帮柱严重限制了巷道上帮的弹性变形，这就为形成冲击矿压创造了动力条件。 2.2诱发原因 由于16层九面的回采的采动影响，使16层老顶重新活动，产生地震波，16层九面回采至16层八面所遗留的煤柱右边界时，遇到断层，采面过断层要放炮震动岩石层，产生震动波。地震波与震动波相互作用于17层七面下料道的顶板，震动波使贴帮木柱松动，地震波使顶板瞬时沉降，故形成冲击矿压的诱发条件。 3.冲击矿压防治措施 冲击矿压常用防治措施如表1所示 表1 常用治理措施汇总表 pt“ 原理 避免形成高度应力集中，避免产生能量积聚的条件，预先改变煤岩冲击倾向 降低应力梯度，创造能量释放条件，破坏煤岩结构 避免造成灾害事故 措施 名称 开采解放层 合理的开拓开采布置 煤层预注水 煤层超前松动爆破 顶板预注水 顶板超前爆破 煤层卸载注水 煤层卸载爆破 煤层松动爆破 煤层卸载钻孔 顶板爆破处理 底板爆破处理 加强支护 宽巷掘进 爆破工艺制度控制 结合东荣二矿实际情况以及地质资料分析确定，16层的残留煤柱50m范围内为应力增高区，该区域以下的17层七面以及七面下料道为冲击矿压发生区域。针对此区域，在未发生冲击矿压但存在发生危险的区段采用常用的治理措施，考虑到现场作业条件及经济因素确定采用煤层卸载注水的方法来降低煤层中的高应力；在已发生过冲击矿压的区段，为了防止更严重的冲击矿压事故发生，设计了侧拱切护式U型钢可缩支架来对该特殊区段进行支护以保证巷道的正常使用。 4.结语 （1）现场工业实验结果表明，该治理措施有效地制止了东荣二矿17层七面下料道中冲击矿压事故的再次发生，必免了灾害性事故的蔓延，给东荣二矿的安全生产做以保障，同时有着明显的经济效益。 （2）经过此次事故的发生，让该矿认识到了合理布置采准巷道的重要性。 5.参考文献 [1]高明仕，王恺. 冲击矿压巷道围岩稳定性控制研究现状及进展[J]. 煤矿支护，2006（4）8～13 [2]窦林明，何秋学.冲击矿压防治理论与技术[M].徐州，矿业大学出版社，2001 [3]隋豪杰，高旭东.冲击矿压影响因素与发生条件分析[J].煤矿开采，2007，74（1），61～63 作者简介李凤仪，1963年黑龙江鸡西人。1984年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，现就职于黑龙江科技学院安全工程学院。一直从事采矿工程、矿山压力、顶板灾害防治等方面的科学研究和教学工作。 E-