煤矿深部开采冲击地压的防治

煤矿深部开采冲击地压的防治

刘红辉

七台河市自强煤矿

摘要：为了让强冲击危险煤层的冲击力指数得到有效地控制，本文就煤矿深部开采强冲击危险煤层冲击地压防治工作的落实进行技术上的使用探究，在使用数据的分析下将冲击地压的影响因素进行了列举，通过数据探究，对煤矿煤层冲击地压的发生特征进行总结，技术处理研究人员可以根据这些问题的特征对微震监测技术，爆破强制放顶、浅孔爆破卸压等技术进行使用，让煤矿冲击地压发生的频率和危害得到有效地降低，让矿井中的施工技术人员的生命安全得到保障。

关键词：冲击地压;强冲击危险;微震监测;爆破卸压;强制放顶

在矿产资源的开采过程中，经常会因为冲击地压的压力因素以及形变上的作用力得不到良好的释放，导致采场周围的岩体力学平衡出现问题，进而导致采矿工作作业受到阻碍，同时在实际作业的过程中，一旦遇到非常剧烈的振动，很可能会让的开采现场出现意外，如冒顶、坍塌、甚至可能引发瓦斯爆炸。如果事故发生的较为剧烈则有可能出现引发一些次生灾害，让河流出现逆流或是水灾，让地面出现不规则的坍塌，导致地面上的建筑稳定性受到影响，这些事故的发生，会直接威胁到作业人员的生命安全。随着城市进程的不断扩张，我国生产制造业对能源上的需求量越来越大，让矿井出现冲击地压的危险的指数也在与日俱增。

1冲击地压影响因素及主要特征

本文就位于双鸭山市东北部的集贤煤矿中9#煤层回采期间出现的深部开采工作中遇到的冲击地压问题进行了研究，对问题的产生以及解决措施进行了内容上的分析。

1.1影响因素

1)开采深度煤层开采深度与煤层本身具有的自重应力和煤岩体中积聚的弹性能成正比，当深度超过400m时，开采煤层就具有了发生冲击地压的危险性，且发生几率会随着深度的增加而增大，在600～800m区间，增加的幅度最大集贤煤矿9#煤层标高－417～－545m，地面标高约为+100m，实际采深超过600m，已经超过冲击地压发生的临界深度

2)残留煤柱工作面回采结束后，残留煤柱的周围极易形成四周采空的孤岛区域，应力高对集中，在高支撑应力和采动作用下极易诱发冲击地压统计表明，超过60%的冲击地压是由于临近层或本煤层遗留煤柱引起的集贤煤矿采用沿空掘巷工艺，留设10m煤柱，通常支承压力的高峰值位于5～8m左右，煤柱正好处于支承压力高峰值的范围内，造成煤柱所承受的压力极大，在巷道掘进以及下个区段回采的过程中，在采动影响下，煤柱承受的支承压力叠加，就容易导致冲击地压的形成

3)顶板岩层结构大量的弹性能很容易在煤层上方的坚硬厚层砂岩顶板内聚积，随工作面推进，当大量的弹性能随顶板周期来压而突然释放，就容易导致顶板冲击型冲击地压的发生集贤煤矿9#煤层直接顶为3．8m的坚硬砂岩，顶底板砂岩累积厚度可达到30m左右，而由于9#煤层较薄，在回采过程中，采空区悬顶面积较大，顶板不易垮落，顶板本身易积聚大量能量，故坚硬的厚层砂岩顶板也是造成该9#煤层冲击地压发生的重要原因。

1.2主要特征通过分析9#煤层已经发生的冲击地压案例，主要具有如下特征:采煤工作面和工作面前方50～100m的范围是冲击地压发生的高危区域;冲击地压一般发生于周期来压前的1～2d;工作面生产期间发生冲击地压的几率要远大于检修期间;冲击地压的发生常伴随有瓦斯超限现象;冲击地压多发生于褶曲断层及煤层变异性突出等地质构造区。

2冲击地压监测技术

2.1微震监测技术

微震监测技术是通过在发生微震活动的煤岩体内部布置传感器，探测煤岩体发生微破裂过程所产生的地震波及微震活动性的强弱和频率，得出微破裂分布位置，进而获得矿山冲击地压的微震活动信息，为冲击地压的防治提供依据与其他监测手段相比，该技术具有远距离动态三维实时监测精度高等特点。

2.2微震台网优化设计微震台网的合理布置是影响微震事件定位精度的关键因素，合理优化的微震台网可将震源定位过程中的随机误差降至最小根据集贤煤矿的实际情况，为确保监测效果，在井下布置了15个微震监测分站，1个备用分站，均位于受开采影响区域外的巷道硐室中

2.3微震事件与冲击地压的关系根据AＲAMISM/E微震监测系统对9#煤层的5次冲击地压发生前后微震事件的监测结果，得出冲击地压发生钱后的微震事件的发生频次和释放能量E分别如图1图2。

图2冲击地压前后微震能量变化规律

3冲击地压防治技术

1)爆破强制放顶爆破强制放顶，可解决采空区顶板悬顶面积过大的问题，释放实体煤壁积聚的弹性能，降低冲击地压的发生危险性采用ZYT－280/150型钻机，在工作面尾部以下40m范围施工钻孔，钻孔布置在巷道顶帮，钻孔长度13m，倾角40°，钻孔间距5m，待钻孔完全进入采空区后联线放炮，3～5个炮眼同时起爆

2)浅孔爆破卸压工作面前方移动应力集中区和采空区边缘煤体上的应力相互叠加，形成高应力集中区，故浅孔爆破卸压区域选定在工作面尾部以下60m范围，钻孔布置在煤层中部，垂直工作面煤壁，钻孔深度4m，间距1．5m，封孔长度为1．5m，2个钻孔同时起爆，放炮前需加强工作面支护。

4冲击地压防治效果分析

微震检测技术的使用，让集贤矿业的发展得到了安全性上的保障，让实际工作的使用过程中总共检测出了微震事故数量3729个，并释放出了大量的能量，同时也对突发事故的发生进行了较为准确的预知，科学有效的让冲击地压上的事故发生率得到降低，进一步保障矿井中施工人员的人身安全，让矿井作业上的经济效益的稳定获取得到了较为稳定的保障。

5结论

集贤煤矿9#煤层在生产过程中的事故发生起到主要影响作用的是煤炭开采的深度、煤柱残留等因素。同时冲击地压问题的产生一般情况下比较容易发生在地质构造不稳定且地壳层较为薄弱的地区，安全管理上的工作人员可以根据瓦斯超限上的现象显示进行判断。微震检测技术的落实，可以让问题的产生得到有效预知与监控，可以在矿井中放置一定规格数量的检测器，让冲击地压积蓄的能量得到有效的释放，降低这些能量在集中释放时给地层表面与地面上的建筑带来的冲击力，有效保护了地下施工作业区域的工人人身安全，也让地面上的建筑稳定性得到了维护。

为了检测的效果得到有效增强，技术实施人员还可以使用爆破强制放顶、浅孔爆破卸压等技术让问题的危害程度得到进一步减小，这些辅助技术与措施使用，可以让问题的危害得到进一步落实。

参考文献：

[1]华亭矿区煤巷底板型冲击矿压发生机理及防控方法研究[D].李鹏波.北京科技大学2016

[2]平顶山矿区深井动力灾害灾变机理及防治关键技术研究[D].张建国.中国矿业大学2012

[3]深部巷道围岩破坏机理及支护对策研究[D].张军.中国矿业大学（北京）2010