冲击矿压灾害防治初探.pdf

油田、矿山、电力设备管理与技术 罗秀华 黑龙 江省 七 台河技 师 学院 黑龙 江 七 台河 1 5 4 6 0 0 摘要 冲击矿压灾害 是煤矿重大灾害之一， 要有效进行防治， 必须掌握冲击矿压发生的机理， 做好预测预报， 制定有效防治措施， 并进行动态防 治， 才能保证煤矿高产 高效安全生产， 为煤炭事业的发展做 出 更大的贡献 关键词 冲击矿压灾害 防治 冲击矿压是聚集在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然 释放 ，在井巷发生爆炸性事故 ，产生的动力将煤岩抛向巷道 ，同 时发生强烈的声响 ，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架和设备 损坏 ，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等，冲击矿压还会引发或可 能引发其它矿井灾害 ，尤其是瓦斯、煤尘爆炸 、火灾以及水灾 ， 干扰通风 系统严重时造成地面震动和建筑物破坏等，冲击矿压是 煤矿重大灾害之一。随着我国煤矿开采深度的增加 ，以及开采条 件越来越 复杂 ，冲击矿压现象越来越多，我们要深入研究和制定 相应的防治对策防治冲击矿压灾害。 1 、掌握冲击矿压发生的机理 冲击矿压的机理就是冲击矿压发生的物理过程 ，主要说 明 煤、岩介质变性破坏的力学过程。只有在弄清机理的基础上 ，才 能正确认识它的成因，建立判断发生准则 ，了解防治原理和制定 出有效的防治措施。 目前对冲击矿压机理的认识可主要概括为 强度理论 、能量理论和 冲击倾 向理论。强度理 论就是材料受载 后 ，超过其强度极限时 ，必然要发生破坏。能量理论就是矿体与 围岩系统的力学发生破坏后所释放的能量大于消耗能量时 ，就会 发生冲击矿压。冲击倾向理论就是煤岩介质产生冲击破坏能力大 于规定的极限值。前一个是煤、岩破坏准则；后两个时突然破坏 准则 ，只有三个准则同时满足时 ，才能发生冲击矿压。所以我们 采取有效措施，防止同时满足三个准则。 2 、冲击矿压预测预报 预测预报冲击冲击矿压预测预报是防治工作的重要部分。准 确的预测预报对及时采取区域性防范措施和局部性解危措施十分 重要 。 冲击矿压的预测预报包括时间、地点和规模。它包括在实验 室对煤层的力学性质和冲击倾向鉴别及在采掘过程中对冲击危险 程度的鉴别。所谓冲击危险是指发生冲击矿压的可能性。冲击危 险程度是指发生冲击矿压的规模。预先查 明矿区各矿井有冲击危 险的煤层就可以制定合理的矿区规划和矿井设计 ，采用正确的开 拓开采方式 ，从根本上消除或减缓冲击矿压危害。冲击矿压的预 测预报方法 ，除了以往的经验类比法外 ，一是以钻屑法为主的局 部探测法 ，包括煤岩体变形观测法 顶板动态、围岩变形、煤 岩体应力测量法 相对应力测量 ，绝对应力测量 流动地音检 测法 、岩饼法等 ，主要用于探测采掘局部区段的冲击危险程度。 这类方法简便易行 ，直观可靠，已经得到广泛应用。其缺点是预 测预 报工作在 时间和空 间上不连续 ，费工费时 ；二是系统监测 法，包括地音系统监测法和微震系统监测法 ，以及其它地球物理 方法 电磁辐射 、地温 、地磁等 根据连续记录煤岩体内出现 的动力现象预测预报冲击矿压危险状态。所依据的基本条件是岩 体结构的危险破坏过程 ，是以超前出现的一系列物理现象为信息 的。这些物理现象的出现被视为动力破坏的前兆 。通常是在井上 下设置测点 ，建立冲击危险区的监测网，把连续收集记录的地音 和微震信号传输到监测站 ，利用计算机 自动进行数据整理和加工 分析，预测预报监测区的冲击危险。 由于冲击矿压的随机性和突发性 ，以及破坏形式的多样性、 使得冲击矿压的预测预报工作变得极为困难复杂 ，单凭一种方法 是不可靠的 。应该根据具 体情 况，在分析地质开采条件的基础 上 ，采用多种方法进行综合预测预报。必须指出 ，在进行综合预 测预报时，不可能也没有必要同时采用所有的预测预报方法 ，应 该根据具体条件，采用几个简单可靠 ，行之有效的预测预报方法 进行综合预测预报 。当然 ，在针对某一矿井或某一煤层 ，开始进 行冲击矿压防治研究时 ，应集中尽可能多的手段进行预测预报试 验 ，以积累经验、探索规律 ，对各种手段预测预 报结果互相验 证 ，以优选几项适合本矿实际的、行之有效的冲击矿压预测预报 方法。 3 冲击矿压防治措施 煤矿冲击矿压防治措施的主要原则是及时查 明冲击危险煤 层，及时采取综合防治措施。它包括区域性防范措施和局部性解 危措施。前者旨在消除产生冲击矿压的条件，具有时空上的长期 性和区域性。后者旨在对已形成冲击危险的区段进行解危处理和 安全防护 ，属于暂时的局部性措施 。优先考虑使用区域性防范措 施，但局部性解危措施也必不可少 。常用的冲击矿压防治措施 。 I 区域性防范措施 合理 的开拓布置合开采解方式，开采保 护层 ，煤层顶注水 ，厚层坚硬顶板预处理 ； 3 局部性解危措 施 卸压爆破 ，钻孔卸压，诱发爆破，冲击矿压显现防护措施 ， 控制冲击矿压显现。 4 冲击矿压的动态防治 4 ． 1 动态防治的技术路线 冲击矿压的动态防治的基本程序 ，按照监测监控冲击矿压的 预测预报实施措施进行效果检查，安全评估，进行生产作业 。 4 ． 2 动态防治的基本方法 1 煤层注水 在材料超前工作面煤避下帮 1 O 0 米范围进行煤 层注水，注水压力为2 ． 5 兆帕，注水后全部水分在4 ％以上。工作面 顶板超前预裂爆破 在工作面巷道进行顶板预裂爆破 ，减少顶板 积聚的弹性 。能量超前煤体卸压爆破 在工作面两巷超前进行煤 体卸压爆破 ，形成保护带 ，并在高应力区认为诱发冲击矿压 ，减 少 冲击矿 压危 害 。 2 局域性解危防范措施 。钻孔卸压 采用Q F z 2 2 型防突 钻机进行大直径钻孔卸压。Ms z 1 ．2 行煤电钻钻孔卸压。卸压 爆破 通过煤体卸压爆破和切顶排顶 ，排顶板强制放顶 ，实施局 部解危 ，释放煤体内集聚的弹性能量 ，减少顶板破断能量释放对 媒体的加载 ，使冲击矿压的发生得到接触和减缓。局部性解危防 治在于降低煤岩体 内的应力集 中，破坏煤岩体内的应力集中破坏 煤层体结构，创造能量释放条件 ，消除冲击应力传播途径。 3 工作地点防治措施 。危险区域隔离 开掘 降低材料行， 隔离冲击危险区域 ，形成可靠安全的工作面出口通道。优化 回采 工艺机炮结合回采工艺。工作点防治措施在于避免造成灾害事 故 。 总之 ，我们必须从煤矿生产实际出发 ，从生产的各个环 节 人手 ，适时应用新技术 ，借鉴和积 累国内外经验 ，对矿压发生条 件、规律和机理及影响因素分析研究，并及时进行预测预报 ，并 形成较完善的防控系统 ，进行动态分析和方案优化 ，采取有针对 性 的措施，并贯彻执行和有效应用，才能来消除冲击矿压事故危 险 ，以保证矿井高产、高效安全生产 ，为煤炭事业的发展做出了 贡献 。 C h i n a S c i e n c e T e c h n o l o g y O v e r v i e w 2 2 3