煤矿冲击地压防治技术的应用

徐德生

摘要：随着我国改革开放的不断深化，国内各行业都发生了巨大的改变，其中煤矿行业的发展是国内众多行业发展中最为迅猛的一个。煤炭作为我国许多行业生产中的原材料，对国内整体经济建设的发展是十分重要的。随着近几年国内的发展，煤矿开采事业也加快了发展的脚步，在为我国经济建设添砖加瓦的同时也带来了诸多的负面影响。基于此，文章就煤矿冲击地压防治技术的应用进行了探讨，以保证煤矿安全开采。

关键词：煤矿安全；冲击地压；煤矿冲击倾向预测；钻孔卸压

中图分类号：TD324文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0035-02

随着时代的发展，国内越来越多的企业在生产发展中都离不开煤炭资源的利用。因此，如何保证煤炭资源开采时的安全已经成为了业内人士所最为关心的问题，同时也是必须要解决的事情。

1我国煤矿安全开采的重要性

随着我国经济建设的发展及企业对煤炭资源的需求，我国近几年来成立了多个大型的煤炭开采基地。但同时，由于煤炭开采过程中安全措施没有做到位，使在煤炭开采过程中受伤或死亡的人数也在逐年递增，这主要是由于在煤炭开采过程中对地压的冲击而导致气压突然升高对人体产生的冲击所导致的受伤甚至是死亡情况。对于这种情况，随着煤炭开采事业的发展，负责人员也在不断地总结着经验与教训，对煤炭冲击地压的防治技术也制定出了一系列的可行性方案，可以有效地确保在煤炭开采过程中的安全。

2煤矿冲击地压的主要原因

2.1实例说明

针对煤炭冲击地压所造成的影响，本文就以南屯煤炭开采为例进行一个详细的说明。

例如：南屯煤矿的东西长度为10.5km，南北宽度为4.5km。在煤矿开采中发现，该煤矿层分布总面积约为27.5km3。整个煤矿区域呈北宽南窄的四边形分布，其中该煤矿的南北长度为4750m，东西宽度为1100～2600m，煤矿总面积可达6.5km2。在该地煤炭开采中，主要针对于93号煤矿上方的4号工作面及南侧93号煤矿上方的2号工作面为主要开采区域，同时以93号煤矿北侧上方6号工作面及煤矿东部与九采边界胶带巷相邻区域为主。该开采区域的地面高度为50.11～55.62m，平均高度为52.87m。煤矿下方深度为480～650m，平均深度为565m。开采区域总长度为151.2m，延长长度为1644m，93号煤矿上方4号工作面自2007年2月7日开始进行回采工作，煤矿开采面主要以伪倾斜长壁综合机械化放顶煤一次采全高全部垮落开采方法，目前煤矿开采面积已达到118m2。并且煤矿开采层为三层以上煤层，在该开采煤矿允许范围内，三层以上煤层结构相对稳定，煤层的厚度约为3.4～6.7m，平均厚度为5.21m。并且煤层结构相对简单，煤层倾斜度为4°～13°角，平均角度为10°，煤层开采中，利用直接将煤炭顶为粉砂岩的方式，泥岩深度约为0～2.95m，平均约为1.55m，基本顶为中细砂岩层，深度约为22.4～25.24m，平均约为23.50m；而煤矿中的直接底板粉砂岩层深度约为2.89～5.34m，平均约为3.94m。随着近几年开采力度的加大，使煤矿内留下了很多不规则的煤柱，使上覆岩层一方面内部空间结构变得更加复杂，另一方面煤柱上的叠加应力也相对不断加大，因而冲击地压也就成为了该煤矿开采工作中的主要安全隐患。

2.2造成冲击地压的主要原因

造成冲击地压的原因有很多。首先，是煤炭的性质所造成的原因，根据南屯煤炭的实际情况来看，具有很强的冲击倾向。另外，由于南屯煤矿的围岩性质致使其顶板岩性和厚度以及吞煤层开采后的可冒性增强，这是影响冲击地压的最主要因素。尤其是基顶厚层砂岩及坚硬岩层、确板坚硬岩层结构等的开采不合理，都会造成煤炭开采时所造成的地压冲击危险性因素。除此之外，地质构造问题对煤炭开采时所产生的地压冲击的影响也是十分大的。就一般情况而言，在煤矿地质层的结构区域中，普遍都会存有少部分地壳运动所残留下来的煤炭层效应力，使煤炭自然形成了一种构造曼力效应。因此在目前所开采的煤矿中，普遍都会存有煤矿断层、褶曲以及局部异变的区域，同时煤炭开采过程中，所产生的冲击地压往往就发生在这些结构效应力相对较为集中的区域内。例如：南屯煤矿西部基本上就是一单斜构造所成，故垂直和水平效应力及地压应力不均衡，因此很容易发生冲击地压事故。另外，煤炭开采方式不正确也是产生冲击地压的最主要因素之一。通常情况下，对于采用综合开采技术进行季节性生产的矿井，对冲击地压的影响是最大的。这一类煤矿在开采时应力绝对值会有所增加，但开采的集中层却会因此而降低。相对来说，该种开采方式来说，开采时冲击地压所产生的危险性要比进行单一煤层开采或分层煤炭开采的方式对冲击地压的危险性大很多。因此会大大增加开采过程中冲击地压的危险系数。此外，对于效应力产生区域相对较为集中的煤层来讲，在进行开采时煤层是同时需要承受多个面所施加的集中效应力作用的，因此这些区域也是冲击地压事故的多发区域。例如南屯93号煤矿4号在开采中发现煤矿的中间层与回风层以及运输层之间的距离分别为60m和91m，而开采时煤矿层的平均厚度为5.21m，因此可以判定煤矿的中间层与回风层的煤柱临界宽度正处于开采中冲击地压事故危险的范围内，也是最容易出现冲击地压的区域。

3煤矿冲击地压的防治技术

提高煤炭开采技术，规避危险是目前煤炭开采事业发展的目标。因此，相关部门工作人员针对南屯煤矿冲击地压的具体情况制定出了两点可行性较强的技术措施。具体内容如下：

3.1煤矿冲击倾向预测技术

针对于上述南屯煤矿冲击地压现象分析，首先要做好煤炭倾向冲击压力的预测，同时对煤矿层周围岩石的软硬程度进行判定，这是目前我国煤矿开采中应用最为广泛的预防煤矿冲击地压防治技术。普遍来讲，煤炭开采时所产生的冲击地压主要是由煤炭内部所产生的各介质及破坏能力和属性引发的。因此，为了防治煤炭开采中冲击地压所带来的危害，我国煤炭科学总院北京岩石力学开采实验室针对南屯煤矿煤层的具体情况进行了分析研究，并根据分析所得的结果准确地判定出了该煤矿是具有很强的冲击地压倾向性的并针对此制定出了解决问题的办法，确保了煤炭开采的安全。

3.2钻孔卸压技术

针对南屯煤矿的实际开采情况，相关部门负责人制定出了钻孔卸压技术来释放出煤质中积聚的大量弹性能力。一般而言，在煤炭开采时煤质在开采过程中通常都会受到较大压力作用，因此针对此情况最有效的方法就是采用钻孔卸压将煤矿周围作用于岩石上的高效应力向卸压层以外的区域内进行转移。使煤炭层自身的弹性能力不足以达到冲击地压的强度。需要注意的是：在钻孔时要采用TXU-75型号的钻机打卸压钻孔，同时选用钻杆长度为1.5m，钻头直径为115mm的钻机进行作业。同时钻孔的有效距离要保持在3m范围内，打孔的深度不能小于10m，且孔距离底板距离不能小于1.2m，呈单排布局方式排列，以最大限度确保煤炭开采安全。

4结语

综上所述，煤炭开采中冲击地压所造成的影响是十分严重的。因此，要根据煤炭开采现场的实际情况，制定出具体的防治冲击地压技术措施，有效保障煤炭开采工的安全，促进煤炭开采事业长期有效发展。

参考文献

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