我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析.pdf

第3 9 卷第1 期 2 0 1 1年 1月 煤 炭 科 学 技 术 Co a l Sc i e n c e a n d Te c h no l o g y V0 J ． 3 9 NO ．1 J a n ． 2 01 1 精 赣 我 国煤矿 冲击地压特 点及 防治技术分析 蓝航 ， 齐庆新 ， 潘俊锋 ， 彭永伟 1 ．天地科技股份有 限公 司 开采 没计事业部 ，北京1 0 0 0 1 3 ；2 ．煤炭科学研究总 院，北京1 0 0 0 1 3 摘 要 为了全面掌握 目前我国冲击地压的发生情况和 防治现状 ，统计分析 了近年来我国冲击地压 发生的区域 、条件、特点以及 防治手段和效果。分析结果表 明随着我国煤矿采深的 日益加大，冲 击地压灾害将越来越严重；坚硬厚层顶板条件和 断层 、褶 曲等构造是冲击地压发生 的主要地质 因 素；开采形成的煤柱应力集 中和动载是冲击地压发生的主要开采技术 因素。针对 目前研 究中存在的 问题，建议采用物探方法量化地质构造 因素的影响并考虑深部条件下瓦斯对冲击地压的影响；研 究 对冲击地压监测 多源数据 的综合处理方法；重视对防冲开采设计方法和巷道防冲能力的研究。 关键词 冲击地压 ；发生条件 ；防治手段；统计分析 中图分类号 T D 3 2 4 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 - 2 3 3 6 2 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 5 Ana l y s i s o n Fe a t ur e s a s W e l l a s Pr e v e n t i o n a n d Co nt r o l Te c hn o l o g y o f M i n e S t r a t a Pr e s s ur e Bumpi ng i n Chi na L A N H a n g ， Q I Q i n g - x i n ， P A N ‘ J u n f e n g ， P E N G Y o n g - w e l‘ 1 ．Mi n i n g a n d D e s ig n D a p a r t me n t ，T i a n d i S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o m p a n y L t d ． ，B e r i n g 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a； 2 ．C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e r i n g 1 0 0 0 1 3， C h i n a Ab s t r a c t I n o r de r t o a na l y z e t h e o c c u r r e d s i t u a t i o n s a n d t h e p r e v e n t i o n a nd c o n t r o l s t a t u s o f t he mi ne s t r a t a pr e s s u r e b u mp i n g i n Ch i n a， t h e p a p e r h a d t he s t a t i s t i c s o n t he o c c u r r e d a r e a s，c o nd i t i o ns，f e a t u r e s o f t h e mi n e s t r a t a p r e s s u r e b umpi n g i n Chi na a s we l l a s t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a n s a nd e f f e c t ．The pa p e r h e l d t ha t wi t h t h e mi ni n g de pt h i s g e t t i n g d e e p a n d d e e p i n Chi n a，t he n l i ne p r e s s u r e bu mp i n g d i s a s t e r wo u l d b e mo r e a n d mo r e s e r i o u s ．Th e h a r d t h i c k r o o f c o nd i t i o n，t h e f a u l t a n d f o l d a n d o t h e r s t r u c t ur e s wo u l d b e t he ma i n g e o l o g i c a l f a c t o r s t o t he mi n e p r e s s u r e b umpi n g o c c u rre d．The c o a l p i l l a r s t r e s s c o nc e n t r a t e d a n d d y n a mi c l o a d c a u s e d b y t h e c o a l mi n i n g o p e r a t i on wo u l d be t he ma i n mi n i ng t e c h ni c a l f a c t o r s t o t he mi ne p r e s s u r e bu mpi n g oc c ur r e d．The p a p e r pr o p o s e d t ha t t h e p h ys i c a l e x pl o r a t i o n me t h o d c o u l d b e a p p l i e d t o q u a n t i f y t h e i n f l u e n c e s o f t h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r e f a c t o r s ．I n c o n s i d e r a t i o n o f t h e mi n e g a s a f f e c t e d t o t h e mi n e s t r a t a pr e s s u r e b u mp i n g u nd e r t h e de e p mi n e c o n di t i o n，t he pa p e r ha d a s t u d y o n t h e c o mpr e h e ns i v e p r o c e s s i ng me t ho d o f t h e muhi s o u r c e d a t a f o r t h e mo n i t o r i n g a n d me a s u r i n g o f t h e mi n e s t r a t a p r e s s u r e b u mp i n g a n d a s t u d y o n t h e mi n e p r e s s u r e b u mp i n g p r e v e n t i o n a n d mi ni n g d e s i g n me t h o d a nd t h e mi ne r o a dwa y p r e s s ur e bu mpi ng c a p a c i t y ． Ke y wor d smi ne p r e s s u r e b umpi n g；o c c u r r e d c o n di t i o n；pr e v e n t i o n a n d c o n t r o l me a ns ；s t a t i s t i c a n a l y s i s 开采实践表明，冲击地压发生次数与开采深度 成显著正相关关系。根据资料 ，国外主要产煤国家 从 2 0世纪 8 0年代开始先后进 入深部开采 ，如 2 0 世纪 9 0年代德 国平均采深达 到 9 0 0 I l l ；英 国平均 采深 7 0 0 m；波兰平均采深 6 9 0 m。德 国 1 ／ 2的煤 层有 冲击倾 向，波 兰 6 7个煤矿有 3 6个有 冲击 危 险 ，随着采深增大，这些国家的冲击危险随着采深 增加而更加严 重。而在 1 9 8 0年 ，我国煤 矿开采平 基金项 目国家 重点 基 础 研究 发 展 计划 9 7 3计 划 资 助 项 目 2 0 1 0 C B 2 2 6 8 0 6 均深度仅为 2 8 0 i n ，因此 当时我 国冲击地压煤矿仅 有 3 0多个。但近年来 随着我 国煤炭资源开发力度 的加大 ，煤矿开采深度不断延伸 ，越来越多的矿井 出现了灾害性 冲击地压。2 0 0 4年 ，我 国大 中型煤 矿平均开采深度达到 4 5 6 m。 目前 ，徐州张小楼矿 采深已达 1 3 6 5 n l ，新汶孙村矿将开采深度 1 5 0 0 In 的煤层。按 目前我 国煤矿 1 0～2 0 m ／ a的采深增大 速度 ，2 0 1 0年我 国 国有重点煤矿 的平 均采深预计 将达到 7 0 0 In l j 。由于采深加大 ，中国现 已成为世 界上除德 国、波兰以外煤矿冲击地压危害最严重的 2 0 1 1 年第1 期 煤 炭 科 学 技 术 第3 9 卷 国家之一。随着开采强度和采深的增加 ，现有冲击 地压矿井的冲击频率和强度在不断增加 ，冲击地压 矿井数量还在不断增加 ，冲击地压矿井分布范围正 日趋扩大 ，而且灾害 E t 趋严重 ，仅 2 0 0 1年至 2 0 0 6 年底 ，在大 同、抚顺 、北京 、华亭 、阜新等矿区因 冲击地压而 导致 的重大伤亡 事故就多达 1 0余起 ， 死伤人数达数百人 J 。 可 以预见 ，随着我国煤矿开采强度和开采深度 的 日益增大 ，我 国冲击地压灾害将越来越严重 。对 深部条件下冲击地压 的研究正在成为研究热点 。 1 冲击地压文献资料的统计 冲击地压的发生除了与采深直接相关外 ，影响 冲击地压发生的主要因素还包括地质 因素和开采技 术 因素 。近年来 ，我 国冲击地压矿井显著增多 ，深 部冲击地压也开始呈现出有别于浅部冲击地压的特 点 ，而且随着冲击地压的 日趋严重 ，一些新的冲击 地压的监测和防治手段也开始大范围采用 ，为了对 目前我国冲击地压 的发生条件 、特点及防治水平有 一 个理性认识 ，本文采用统计方 法 ，分别 以 “ 冲 击地压”和 “ 冲击矿压”为关键词 ，对 中国期 刊 网中2 0 0 0年至 2 0 1 0年 1 O年问公开发表的科技论 文进行检索 ，共检索到相关论文 3 6 7篇 ，根据这些 论文提供 的现场资料 ，归纳分析了我 国近年来共计 6 7个矿井发生 冲击地压或有 冲击地压危险 的相关 指标。这些指标包括 冲击地压发生地区和采深 、 煤体冲击倾 向性 、地质条件 、开采技术条件 、冲击 地压灾害特点、监测手段和防治方法及解危手段等 7项。需要说 明的是 ，在 以上 6 7个矿井 的文献 资 料 中并不是每一个矿井都找到 了这 7项指标 ，但至 少找到了其 中6项指标 ，一些发生过冲击地压但指 标数据少的矿井不在考虑之列 。 2冲击地压 的地域分布及 采深情 况 近 1 0年我国冲击地压发生最多的地 区为山东 省，在本次统计 中占总数 的 3 9 ％。其次依次是 黑 龙江 、江苏 、河南、河北 、山西 、辽宁 、甘肃和北 京等省市。 1 山东省 发生 冲击地压矿 井 2 6个 ，如 兖 州济二、济三 、东滩 、南屯 、鲍店 ；新汶华丰、孙 村、良庄 、协庄、潘西 ；临沂古城 ；天安星村等 。 2 黑龙江省发生 冲击地压矿井 7个 ，如 鹤 】 2 岗富力 、峻德 、南山；七台河新兴、桃山等。 3 江苏省发生 冲击地压矿井 6个 ，如 徐州 三河尖 、张双楼 、权台、张集等。 4 河南省发生 冲击地压矿井 6个 ，如 义马 千秋、跃进 ；平顶山十一矿 、十二矿等。 5 河北省发生冲击地压矿井 5个 ，如 开滦 唐山、赵各庄 ；峰峰大淑村等。 6 山西省发生冲击地压矿井 5 ，如 大同同 家梁、煤峪 口、忻州窑、白洞、四老沟。 7 辽宁省发生冲击地压矿井 3个 ，如 阜新 五龙 、孙家湾；抚顺老虎台。 8 甘肃省发生冲击地压矿井 3个 ，如 窑街 一 号井 、华亭 、砚北。 9 北京市发生冲击地压矿井 2个 ，如 木城 涧和大安山。 采 深 范 围 小 于 4 0 0 ，4 0 0 6 o 0 ，6 0 0 --8 0 0 ， 8 0 0 1 0 0 0 ，大于 1 0 0 0 m时 ，冲击地压矿井数量 分别为 1 、1 0 、1 1 、1 9 、4个 。由此可知 ，随着采 深加大 ，冲击地压矿井数增加 ，发生冲击地压矿井 的采深在 6 0 0 m 以上的有 3 4个 ，而超过 1 0 0 0 m 的已经有 4个 。目前山东省 的平均采深 已超过 6 0 0 m，因此，山东的冲击地压表现最为严重。这进一 步说 明了冲击地压 的发生与采深密切相关。 3冲击地压发生条件分析 3 ． 1 冲击倾 向性 冲击地压矿井的煤体冲击倾向性情况无冲击 倾 向 3个、弱 冲击倾 向和强冲击倾 向均为 2 3个 。 由波兰学者最早提出的冲击倾向性理论 ，我国采用 了其 中的弹性能指数、冲击能指数和动态破坏时间 3个指标作为煤层的冲击倾向性指标 ，根据对近年 来的冲击倾向性试验结果分析并结合冲击地压发生 实际地质条件 ，又增加 了煤 的单轴抗压强度为冲击 倾 向性指标之一 ，对于顶板岩层 的冲击倾 向性 ，则 采用了由我 国提 出的顶 板弯 曲能量指数 J 。经对 已发冲击地压矿中煤体冲击倾向性统计结果，大部 分发生冲击地压矿井的煤层都具有冲击倾向性。但 在一些没有冲击倾 向性的矿井也发生了冲击地压 ， 如徐州权台矿、平顶山十矿和北京大安山矿均为软 弱无冲击倾 向煤层。煤岩冲击倾 向性测定结果只是 对煤岩样进行单轴试验的实验室结果 ，无法真实反 映煤岩结构和原岩应力状态。为了使煤岩冲击倾向 蓝航等我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析 2 0 1 1 年第 1 期 性测定更能充分反映煤岩层实际状态和特点 ，近年 来 ，我国科研人员开展了煤 、岩组合模型的冲击倾 向性试验测定工作 ] ，已经取得初步成果。在考 虑原位煤体的冲击危险时，还有学者提出了包含冲 击倾 向性指标和煤体受力状态的冲击危险性系数评 价其诱发冲击地压发生的可能性 ，具有一定 的合理 性 ] 。综合指数法则 考虑 了包 括岩体 应力 、岩体 特性 包括煤岩 冲击倾 向性 和煤层特征 的综 合指标。 把煤岩的冲击倾向性与煤岩结构、地质异常条 件 、煤岩受力状态和采动影响等因素相结合 ，用动 态综合指标以更有效地评价冲击危险性是今后的主 要研 究方 向。 3 ． 2地质影响因素 对 冲击地压有影响的地质因素主要包括 坚硬 厚层顶板 、上覆 巨厚岩层 、坚硬顶 底板 、地质构 造、大倾角、煤厚变化及天然地震 。 1 坚硬厚层 顶 板 冲击 地压 矿 井 4 8个 ，如 兖州东滩 、鲍店 ；新汶 良庄 、协庄 、潘西 ；徐州三 河尖 ；平顶山十一矿 、十二矿 ；开滦唐 山；鹤岗峻 德 、南 山；七 台河新兴 ；华亭等。 2 上覆巨厚岩层冲击地 压矿井 5个 ，如 新 汶华丰 ；义马千秋 ；铜川下石节 ；兖州济二 、临沂 王楼 。 3 坚硬顶 、底板冲击 地压矿井 6个 ，如 大 同同家梁、忻州 窑 ；新 汶华 丰、孙 村 ；七 台河桃 山 ；华亭砚北。 4 地质构造 冲击地压矿井 3 8个 ，如 抚顺 老虎台；阜新孙家湾 ；邯郸观 台；开滦赵各庄 、唐 山；新汶潘西等 。 5 大倾 角 冲击 地压 矿 井 3个 ，如 甘肃 华 亭 、北京木城涧 、新汶华丰。 6 煤厚变化冲击地压矿井 2个 ，如 兖州济 三 和新汶 协庄 。 7 天然地震冲击地压矿井 1个 ，为开滦赵各 庄 。 岩层条件 包括坚硬顶板 、底 板及 巨厚覆岩 是影响冲击地压发生的最主要地质 因素，其次是地 质构造的影响。 从冲击地压发生 的地质条件看 ，6 7个 矿井有 4 8个都存在厚层 ≥1 0 m坚硬顶板。在受到采 动影响条件下 ，厚层坚硬顶板能将积聚在其 中的弹 性能以急剧 、猛 烈 的方式 释放 出来 ，从而形成 动 载 ，诱发冲击地压或矿震 。新汶华丰、义马千秋和 铜川下石节等地覆岩中有一层巨厚砾岩层 ，兖州济 二和临沂王楼上覆一层巨厚火成岩 ，这种 巨厚坚硬 岩层也是孕育冲击地压的一个重要因素。上覆 巨厚 坚硬岩层完整性好 ，但高强度开采引起的覆岩破坏 有可能波及到这些岩层 ，巨厚岩层一旦失稳将导致 矿震并引发冲击地压等重大灾害。煤层底板强度对 冲击地压也有显著影响 ，尤其是顶底板强度都很高 的情况下。煤层在坚硬顶底板 的夹持作用下 ，煤体 中将积 聚大量 的弹性 能。如大 同 同家梁 、忻州窑 矿、新汶华丰、孙村矿、七台河桃 山矿和华亭砚北 矿都属于这种情况 。 影响冲击地压发生 的另一个主要地质因素为断 层和褶曲等地质构造。对于断层 的诱 冲机理 ，可从 2方面说明 一方面 ，由于断层的隔断作用 ，开采 引起的超前采动应力不能继续向前传递 ，因此当开 采方向朝向断层时 ，将造成采动应力在断层前不断 积聚 ，由此而引发冲击地压 ；另一方面 ，断层在受 到采动影响时可能活化 ，产生滑动 ，从而形成动载 诱发 冲击。褶 曲本 身是在水平 应力作用 下挤压而 成 ，因此褶曲区域具有较高的水平应力 ，在采动影 响下也容易形成应力集 中。其他地质影响因素还有 煤层倾角和煤厚变化等，如新汶华丰煤矿、甘肃华 亭煤矿和北京木城涧矿均为大倾角煤层开采 ，兖州 济三矿和新汶协庄矿都存在煤厚变化条件。 除了上述因素 ，在地震活动频繁区的煤矿也容 易受到地震活动的影响而发生冲击地压 ，如开滦赵 各庄矿 。 3 ． 3开采技术 因素 开采技术因素对冲击地压的影 响因素主要有 3 个 本煤层开采形成的孤岛煤柱 、煤层群开采条件 下形成的上覆煤柱 以及放炮震动。 1 孤 岛煤 柱 冲击地 压矿井 2 6个 ，如 义马 千秋 ；兖州济三 、济二 、东滩 、鲍 店 ；新汶协庄 ； 徐州张集 ；平顶山十一矿 ；开滦唐山、赵各庄等。 2 上覆煤 柱冲击地压 矿井 1 1个 ，如 新 汶 华丰 、大同同家梁、忻州窑 ；鹤 岗峻德等。 3 放炮震动冲击地压矿井 6个 ，如 新汶 良 庄 ；开滦赵各庄 ；鹤 岗南 山；七台河新兴 ；北京木 城涧等。 从开采技术因素来看 ，开采孤岛煤柱和在上覆 1 3 2 0 1 1 年第1 期 煤 炭 科 学 技 术 第3 9 卷 煤柱下进行开采等引起的采动应力集中是冲击地压 发生的主要诱因，由于很多煤矿的开采设计方案不 合理或由于采掘接替紧张而形成了很多孤岛开采局 面 ，统计 中有孤岛开采 的煤矿 2 6个 ，占统计 总数 的 3 9 ％。由于孤岛或半孤 岛开采 ，在开采 中形成 多个支承压力叠加 ，造成 了应力急剧集 中和冲击地 压危险。在多煤层开采中，上层煤开采遗 留下的煤 柱将对下层煤开采形成应力集 中条件 ，统计 中有上 覆煤柱影 响的矿井有 1 1个 ，占统计 总数 的 1 6 ％。 一 些煤矿还 同时存在孤岛煤柱 和上覆煤柱的情况 ， 这无疑加重了冲击地压的危险程度 ，如大同同家梁 煤矿 、开滦唐山、赵各庄矿和鹤岗峻德矿。根据以 上统计数 据和冲击 地压 的 “ 三因素” 机理 j ，可 以认为，开采中形成的煤柱产生的应力集 中是冲击 地压最大的一个力源 因素 。 另外 ，放炮震动也极有可能造成动载而诱发冲 击地压 ，如新汶 良庄矿、枣庄八一矿 、开滦赵各庄 矿、鹤岗南 山矿 、七 台河新兴矿和北京木城涧矿。 4冲击地压发生特点分析 采煤工作面、掘进工作面和回采巷道的冲击地 压矿井数量分别为 8 、2 7和 3 2个 ，由此可知 ，近 年来在 回采工作面发生的冲击地压较少 ，绝大部分 冲击地压都发生在掘进巷道和回采巷道中，这是因 为随着综采或综放 开采方法 的大范 围应用 ，综采 放液压支架能有效抵抗 冲击地压 的动载作用。 冲击地压在岩巷 中则表现为岩爆 ，如新汶潘西煤矿 和徐州庞庄煤矿 。值得注意的是 ，近年来 ，一些含 瓦斯或高瓦斯煤层在大采深条件下发生的冲击地压 开始出现 了一些瓦斯动力灾害的特征 ，如瓦斯异常 涌出，甚至冲击地压直接诱发煤与瓦斯突出。冲击 地压与瓦斯相关性情况如下 。 1 冲击 地压 发生 后 瓦斯异 常 涌出 的矿井 8 个 ，如 兖州北宿 ；临沂古城 ；义马千秋 ；开滦赵 各庄 ；七 台河新兴 ；阜新孙家湾 ；窑街一号井 ；铜 川下 石 节 。 2 冲击 地压 诱发 煤 与瓦斯 突 出 的矿井 有 5 个 ，如 平顶 山十矿 、十二矿 ；鹤岗南 山；辽源西 安等。 已有 1 3个 矿井发生 的冲击地压与 瓦斯相关 ， 占统计总数 的 2 1 ％ 。目前 已有学者关注到这一 问 题并展开 了研究 引。在高瓦斯条件下，瓦斯参与 1 4 做功 ，而且瓦斯膨胀能比煤岩变形能大一到数个数 量级 ，因此 ，瓦斯膨胀能会对围岩的能量状态造成 极大扰动 ，瓦斯 的参与将更容易导致能量失稳⋯ 1 。 可以预见 ，随着采深的增大 ，一些浅部条件下的低 瓦斯矿会变成高瓦斯矿 ，煤岩瓦斯动力灾害将更加 严重。 5 冲击地压监测及 防治手段分析 5 ． 1 冲击地压监测手段分析 目前我国冲击地压 的监测手段 主要有钻屑法 、 顶板动态仪法、钻孔应力计法、电磁辐射法、地音 及微震法 ，使 用该手段 的矿井分别有 4 7 、3 7 、6 、 7 、8 、1 4个 。 由德 国首先提 出的钻屑法在 国际上早已被广泛 应用 ，目前是我 国冲击地 压最基本 的一种监 测手 段。我国 冲击地压 煤层安全开采 暂行 规定 和 煤矿安全规程 都将钻 屑法作为确定冲击危险程 度和采取措施后的效果检验方法 。但该方法与钻孔 应力监测一样 ，都属于接触式探测方式 ，都是通过 间接反映煤岩体的应力状态来判断冲击危险。由于 需要进行大工程量的钻孔工程 ，打钻费时费力 ，钻 孔数量少 ，探测范 围十分有限。顶板动态仪的原理 是根据顶板动态与冲击地压的关系 ，掌握顶板运动 的规律 ，实现对冲击地压的预报 ，但该方法同钻孔 方法一样也属于接触式探测 ，缺点显著 。接触式探 测 由于其简便实用 ，目前在冲击地压的局部区域监 测和解危效果检验方面仍然发挥着重要作用 。 电磁辐射 法近年来在我 国的应用也 已广 泛开 展n ，在统计的 6 7个矿井 中有 3 7个都 已开始采 用电磁辐射法作为冲击地压监测及措施效果 的检验 方法。它通过接收煤岩破坏产生的电磁辐射来测量 煤岩体 内应力集 中程度。电磁辐射是一种非接触式 探测方法 ，其缺点在于不能实现定位，而且监测范 围也只有数十米 。 地音和微震都属于物探手段 ，地音和微震的区 别在于各 自接收震动事件的频率范围不同。地音接 收高频低能事件 ，而微震接收低频高能事件。地音 和微 震 法通 过 在 顶板 、煤 层 和底 板 中布 置探 头 或拾震器 ，并实时采集煤岩体在应力作用下发 生破坏而产生的应力波 ，经过数据处理后 ，采用震 动定位原理 ，可确定破裂发生的位置 ，并在三维空 间中显示出来。地音和微震手段具有远距 离接收、 蓝航 等 我 国煤 矿冲击地压特点及 防治技术分析 2 0 1 1 年第 1 期 动态和三维显示 的特点 ，可将仪 器长期安装 在井 下 ，实时接收并保存煤岩震动信号 ，而且 ，通过数 据后处理 ，可根据震 源机制分析破裂尺度 和性质 。 但 目前地音和微震 最大的问题在于定位精度不 高。 波兰的微震监测技术与装备一直处于世界前列 ，微 震监测技术在波兰煤矿被广泛应用 。随着我 国 冲击地压形势的 日益严峻 ，微震和地音在我国已逐 渐开始应用 。统计 中有 1 6个矿井采用 了地音 或微震法 ，新汶华丰矿 、徐州三河尖矿 、义马千秋 矿和抚顺老虎台矿等冲击地压十分严重的矿井都已 同时采用 了地音和微震法。目前天地科技股份有限 公司采矿所还开展 了采用便携式微震仪对解危效果 井下检验的尝试 。 从 以上对冲击地压发生的地质条件和开采技术 条件分析来看 ，冲击地压的危险源范围从地表下基 岩开始一直到煤层底板。要在这数百甚至上千米深 度范围内识别危险源 ，必须将上述各种方法综合起 来 ，扬长避短 ，发挥各 自优势 ，实现对冲击地压危 险源的层次化辨识 。接触式探测方法 可以实现 对采掘空间某个点或某些点的危险源识别 ；采用 电 磁辐射法可对采掘工作 面附近 的危险源进行辨识 ； 借助定位技术 ，可采用地音法对工作面或采区三维 空问范围的危险源进行辨识 ，采用微震对矿井三维 空间范围内的危险源进行辨识。 5 ． 2冲击地压防治手段分析 采用开采设计优化方法 、主动解危方法和加强 支护方法的冲击地压 防治手段矿井个数分别为 2 3 ， 6 1和 1 3个 。目前我 国对 冲击地压所采取的防治方 法可分为 3类 开采设计优化方法 、主动解危方法 和加强支护方法 。开采设计优化方法是从源头上消 除应力高度集 中，降低冲击 地压危险 的一类方法。 由于很多煤矿在浅部开采 中很少 碰到 冲击地 压问 题 ，因此在开采设计阶段没有考虑开采中的应力叠 加和集中问题 ，从而造成了 目前在深部开采 中出现 了很多孤岛煤柱开采和上覆煤柱下方开采 的局面 ， 通过巷道布置优化和保护层开采等开采设计优化手 段可达到消除应力多次叠加产生的应力高度集中的 目的。主动解危方法是在 已有冲击地压危险的区域 实施包括煤层 注水 、煤层卸压 爆破 、断顶断底爆 破、钻孔卸压 、卸压硐室、定 向水力割缝等手段改 变煤岩层 自身的冲击倾 向性质 ，或将高应力 区转移 或释放 ，从而解除该区域的冲击地压危险。加强支 护方法是通过增大支护强度或改善支护方式 以提高 支护体抵抗冲击 的能力 ，这是一种被动防护方法 ， 在 目前 的开采技术和装备条件下 ，只有在前 2类方 法的基础上使用才能取得较好 的效果。文献 [ 1 7 ] 提出的通过减小外界震源载荷 、合理设置弱结构和 提高支护强度的强弱强力学模型就是一种综合防护 方法。由于受到各种原因限制 ，目前现场采用最多 的还是主动解危方法。 6 结 语 通过以上对我 国近 1 0年来 冲击地压矿井的统 计分析 ，可以看 出，随着我 国煤矿开采深度的进一 步增加 ，煤矿冲击地压灾害将 日趋严重 ，并且灾害 特征已表现出了与瓦斯的相关性 ，这使得深部条件 下冲击地压等煤岩动力灾害的防治形势 十分严峻。 而我国 目前对深部条件下 冲击地压的研究还存在以 下问题 ①对 冲击地压危险评价缺乏对地质构造 因 素的量化分析；②对深部条件下瓦斯参与的冲击地 压发生机理还缺乏研究 ；③对冲击地压 的监测需要 依靠各种手段 的综合 ，发挥每种方法的优势 ，但 目 前对各种监测方法综合预警指标还缺乏深入研究 ； ④对冲击地压 的防治 目前仍然 以主动解危方法 为 主 ，对在开采设计阶段考虑防治 冲击地压的认识程 度不够 ，对提高巷道抵抗冲击能力 的研究不够。 据此 ，建议在对深部冲击地压的研究 中应注意 以下 4个问题 ①采用物探方法对开采前工作面或 掘进工作面前方的地质构造进行探测并结合煤岩性 质和采动影响给出冲击地压危险的综合指标 ；②研 究深部高瓦斯矿 中出现的冲击地压要考虑瓦斯含量 或瓦斯压力的影响 ；③对冲击地压 的监测应分区域 采用多层次的综合监测手段 ，并研究多源监测数据 的综合处理方法 ；④重视 冲击地压防治中的开采设 计理论 的研究 ，力争从 源头上减 轻冲击危 险；同 时 ，提高巷道 的防冲能力。 参考文献 [ 1 ] 何 满 潮 ，谢 和 平 ，彭苏 萍 ，等．深 部 开 采 岩体 力 学 研 究 [ J ] ．岩石力学与工程学报 ，2 0 0 5，2 4 1 6 2 8 0 3 2 8 1 1 ． [ 2] 齐庆新 ，窦林 名．冲击 地压理论 与技术[ M] ．徐州 中国 矿业大学出版社 ，2 0 0 8 ． [ 3 ] 王淑坤 ，齐庆新 ．我 国煤 岩 冲击倾 向研 究 的进展[ J ] ．煤 矿 开采 ，1 9 9 8 ，3 3 3 0 3 2 ． 下转第 3 6页 1 5 2 0 1 1 年第1 期 煤 炭 科 学 技 术 第3 9 卷 斜仪的基础上研制出高精度有线随钻测斜仪，其顶 角测量精度 由原来 的- I- 1 2 提高到 6 ，并实现 了深 度测量 ，从而使 S型注浆孔定向钻进的可靠性和效 率得到大幅提高 ，为实现钻一 注平行作业提供了更 强的技术保障。 4 ． 2钻井泥浆监测技术 尽管从设计和施工各个环节都避免了注浆浆液 窜入钻井井孔 内，但作为一项安全 、可靠、完整的 技术 ，对一旦发生注浆浆液窜人钻井井孔内的及时 监测也是必不可少的。试验证明 ，注浆浆液混入钻 井泥浆后 ，便会引起钻井泥浆切变力增大和 p H值 升高 ，钻井泥浆切变力受钻进地层等其他因素影响 较多 ，酸碱度在进行人为处理的情况下基本稳定 ， 而且 p H值 的监测简单易行 ，在此基 础上建立了以 S e v e n Mu l t i 型 p I -I ／ 电导率／ 离子综合 测试仪 为核心 的钻井泥浆实时 自动监测系统 。 5 结 语 截至 目前 ，钻一 注平行作业技术 已经在淮北袁 店二矿主井、副井及皖煤朱集西矿矸石井得到成功 应用 ，实践证 明可节省建井工期 2 0 ％ 一3 0 ％ ，具 有显著 的经济效益和社会效益 ，即将开工的淮北信 湖矿主井、风井也将采用钻一 注平行作业 。随着我 国东部地区煤炭开采 向深部发展 ，千米级深井大量 建设 ，钻一 注平行作业技术必将得到广泛的应用。 参考文献 洪伯潜．我国深井快速建井新技术 [ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 0 6 ，3 4 1 8 1 1 ． 周兴 旺．我 国特殊 凿井技 术 的发展与展望[ J ] ．煤炭科 学 技术 ， 2 0 0 7，3 5 1 0 1 0 1 7 ． 刘 敏 ，肖瑞 玲． 定 向 钻 进 技 术 在 注 浆 工 程 中 的应 用 [ C]／ ／ 矿山建设工程新进展2 0 o 5全国矿山建设学术 会 议文集 ．徐州 中国矿业 大学出版社 ，2 0 0 53 5 3 8 ． 孙建荣．钻注平行作 业 注浆 液对 泥浆影 响 实验研 究 [ J ] ． 中国矿业 ，2 0 1 0，1 9 1 O 1 0 5 1 0 7 ． 龙志 阳．千米深井凿井技术 现状及发展新动 向 [ C ]／ ／ 矿山 建设工程技术新进展．合肥 合肥工业 大学 出版社 ，2 0 0 9 3 0- 41 ． 史基盛．我国煤矿竖 井钻 机的发 展 [ J ] ．安徽建 筑工业 学 院学报 自然科学版 ， 2 0 1 0，1 8 2 3 8 4 0 ． 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