王锋
神木汇森凉水井矿业有限责任公司 陕西省神木市 719319
摘要：随着煤矿生产规模的不断扩大与煤炭开采工作面的不断延伸，冲击地压已成为矿井生产中最为常见的地质灾害之一，严重威胁着矿井的安全生产，对井下冲击地压进行研究是十分必要的。文章重点就矿井建设时期冲击地压防治程序与技术进行研究分析，旨在为业内人士提供一些建议和帮助。
关键词：矿井建设；冲击地压；防治技术；研究
引言
冲击地压是指在矿山开采时集聚在岩体中的弹性势能在某一时刻突然强烈释放，致使岩石爆裂弹射的现象。近年来随着煤炭开采深度的不断增加及开采范围与强度的提升，冲击地压在煤炭生产中的发生次数日益增多，开展对其发生机理的探究，研发与制定具有针对性的防治技术与措施，不仅有助于煤矿生产的高质高效进行，确保广大工人的生命安全，更是我国煤矿现代化建设的必要保障。
1矿井建设时期冲击地压的特征分析
冲击地压是采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现，其显现强度特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象，其发生突然剧烈，冲击波力量巨大，瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备，伤击人员，煤矿冲击地压显现主要表现在两个方面：首先，矿井表现出明显的动力现象，在巷道的开拓掘进与工作面生产过程中经常听到煤炮声。另外，部分巷道围岩稳定性较差，出现巷道支护损坏、底鼓严重、两帮变形量增大，巷道维护困难等情况。通过某煤矿的现场观测和矿压资料收集，对煤矿的矿山压力现象进行了总结，其特点如下：第一，突发性、偶然性。例如某矿九采区已开采完五个工作面，未发生过冲击地压事故，该次事故发生前现场也没发现应力变化的前兆信息，事故具有明显的突发性、偶然性；第二，瞬时性。破坏过程持续时间相当短暂，并产生了强烈震动，强大的冲击波造成了大量煤尘飞扬，发出振动和响声，巨大的能量在瞬时被释放；第三，巨大的破坏性。动力现象发生后损坏支架、破坏巷道甚至造成人员伤亡。巷道顶底板、两帮移近量大，巷道破坏较严重；第四，有别于瓦斯突出。在动力现象发生后，通过现场进行瓦斯含量测量发现瓦斯含量没有明显增加，这就否定了煤与瓦斯突出的可能性。
2矿井建设时期冲击地压产生的原因分析
2.1煤矿地质因素
2.1.1开采深度
在理论界有这样一个认定标准，当采深低于350m时，发生冲击地压的可能性较小；采深在350～500m时，可能性逐渐增大；采深超过500m时，这种增大的幅度和力度空前加大。通过这个标准不难发现，开采深度越大，煤体的应力越高，发生冲击地压的概率也会越大。
2.1.2煤岩层的结构特点
以往发生冲击地压事故的煤矿，主要存在着硬顶—硬煤—硬底和硬顶—薄软层—煤层两种结构，这两种构造特点存在是发生冲击地压事故的潜在条件，在一定条件下，它们容易引起开采后的可冒性和冲击危险性。
2.1.3地质构造
除了煤岩层的结构特点外，冲击地压事故一般都发生在断层、褶曲、煤层倾角变化带等地质构造区域内，这种状况的形成主要是由于地质构造周围存在强大的应力场，在应力作用下形成构造曼力，并最终导致了冲击地压事故的发生。
2.2开采技术因素
开采技术对冲击地压的影响主要有两种表现形式：一是因开采导致煤岩体的应力迅速增加，在一定区域、一定范围内形成高应力集中；二是原本具有高应力的煤岩层，在采动条件作用下，诱发冲击地压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不管是哪种形式，不合理的开采技术都会间接地加大冲击地压发生的概率，例如就开采顺序而言，多煤层和单一煤层的开采顺序是不一样的，如果开采不科学，就会导致煤岩层矿山压力的分布与大小发生变化，最终引起冲击地压。就煤柱的开采而言，它也是极易发生冲击地压现象的，因为煤柱是产生应力集中的地点，是各种应力叠加作用的结果。就综放开采技术而言，它也面临着同样的问题，因为它的冲击地压危险性虽比单一煤层或分层开采的工作面小，但由于其影响范围大，这种危险性将会不断升高。
3矿井建设时期冲击地压的防治程序与技术分析
3.1识别冲击地压矿井
不是所有的矿井都存在冲击地压风险，煤矿企业需要鉴定地质勘探煤样的冲击倾向性，并结合矿井的地质条件与勘探资料评估矿井的冲击危险性，识别出冲击地压矿井，例如经过鉴定煤层顶板岩层存在冲击倾向性，并且评价有冲击危险性的煤层，以及矿井开拓和生产时存在冲击地压的煤层等均为冲击地压煤层。
3.2采用合理的开拓布置
开拓巷道需要布置在无冲击危险薄煤层或者底板岩层中，当煤岩体构造应力远超出其重力时，开拓巷道方向需要和构造应力的作用方向保持一致，确保巷道周围的应力分布均匀。为了降低煤层开采时的冲击危险性，煤层中尽可能少布置巷道或者将对煤层切割破坏控制在最低程度，以利于保护层的开采作业。
3.3选择合适的开采方法
煤矿企业在开采煤层时需要选择合适的开采方法，避免煤层应力集中，从而增加冲击地压风险，尤其是形成煤柱需要承受不同方向叠加的较高压力，最容易发生冲击地压，同时上层遗留煤柱会向下传递压力，其深度可以达到百米左右，从而使下部煤层在开采时也出现冲击地压。因此，在煤层开采过程中，采区或者盘区工作面需要沿着一个方向向前推进，不能相向或者背向进行开采作业，避免出现应力叠加的情况。
3.4预留合理的煤柱宽度
如果煤层经鉴定存在冲击地压风险，煤矿企业需要预留合理的煤柱宽度，以降低煤层开采时冲击地压造成的灾害程度和巷道的维修成本。煤炭企业需要考虑煤岩体强度、开采方式、煤层倾角和顶板条件等因素对煤柱尺寸的影响，从实际情况出发，依据不同区段预留不同的煤柱宽度。
4矿井建设时期冲击地压的防治技术体系
首先，由于冲击启动的条件主要为系统内的静载荷与系统外的动载荷，所以煤炭企业需要在矿井建设时期，掌握采动围岩近场的静载荷源和远场的动载荷源，并确定谁在其中起着主导作用；其次，煤矿企业需要对载荷源进行分源检测，其中静载荷源可以采取岩石力学的监测方法，如应力检监测与煤粉监测等；动载荷源可以采取地球物理的监测方法，如矿井范围采用微震监测，采煤作业面采用地音监测等，矿区范围采用电磁辐射监测等；最后，煤炭企业需要依据载荷源的分源监测结果，采取针对性的防治措施，例如煤炭企业在利用岩石力学法监测出静载荷高度聚集时，可以采用耦合结构控制措施对冲击地压进行防治，其过程为在煤层冲击地压的危险区域钻孔疏压，并设置支护结构，避免围岩出现变形情况；在地球物理法监测出动载荷源时，可以采用逐一消源法对冲击地压进行防治，其过程为按照监测的定位结果，对顶板和底板进行预裂爆破，并控制同一区域和时间内的工程量，并将爆破活动限制在可控范围内，从而消除存在的冲击地压风险。
结束语
综上所述，随着煤矿开采深度的不断加深，冲击地压成为矿井安全生产中的常见灾害，对矿井生产安全和作业人员生命健康有着极大的威胁。针对这一现状，矿井管理者必须立足自身矿井实际，在分析矿井冲击地压危险性的基础上，采取相应的冲击地压防治技术和施工措施，从而为确保深井施工的安全开展提供有力保障。
参考文献：
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论文作者:王锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：地压论文; 矿井论文; 煤层论文; 巷道论文; 应力论文; 载荷论文; 煤矿论文; 《防护工程》2018年第8期论文;