冲击地压防治关键理论与技术分析

摘要：煤矿资源是我国传统能源资源，随着社会经济的不断发展，人们对煤矿资源的需求量不断增加，煤矿开采工作逐渐转向地球深处。随着矿井深度的不断增加和“高应力集中”煤柱的产生，导致我国煤矿冲击地压矿井数量和冲击地压发生次数逐年上升。本文着重探讨冲击地压防治关键的理论及技术，希望可以为读者借鉴。

关键字：冲击地压；防治；理论与技术

前言：

冲击地压是煤矿安全生产的主要灾害之一，而且还可能引起瓦斯爆炸和煤尘爆炸等次生灾害。冲击地压的防治工作对整个煤炭行业安全生产具有十分现实的意义，基于这些因素冲击地压防治工作得到了矿业公司、科研院所的高度重视。本文着重冲击地压防治理论并结合龙煤集团对回采工艺新工艺的实施效果，进行冲击地压技术分析。

1.冲击地压防治关键理论

1.1冲击地压与矿震之间的关系

矿震是由于矿体内岩层断裂、构造的活化、矿柱破裂和采动围岩大范围运动等。此外由于煤矿开采导致原岩应力场受到破坏，围岩破坏移动而引起的矿震震现象也危害着煤矿开采事业。

矿震能够引起冲击地压，当冲击地压过大的时候引起更严重的矿震，恶性循环相互影响。在正确区分灾害性质后我们发现，原发性质的矿震得到有效防范治理的可能性十分的低，但是通过制定科学合理的开采方案、卸压及检测方案，可以让巷道及采场的冲击地压灾害得到较好的治理。

1.2在动力灾害地区使用“上盘岩层空间结构理论”进行预测

矿井进入深部开采后，决定采场周围应力分布的采场上覆岩层范围超出了工作面直接顶和基本顶的范畴，“上盘岩层空间结构理论”帮助人们对上覆岩层的空间结构有更好的分析，可以提高工作人员在动力灾害地区面对难度更大、更加危险作业时的安全性。

通过对“上盘岩层空间结构理论”的预测，我们可以清晰了解相邻采场的影响、多层结构运动引起的多次冲击和矿震、采空区一次“见方”和多重“见方”等阶段引起的冲击地压等，最终达到有效避免多层结构的岩层引发出矿震或冲击地压的目的。“上盘岩层空间结构理论”受到了广泛的应用。

1.3其他理论的使用

因为冲击地压问题比较复杂，带来的各种影响也比较多，所以防止冲击地压的理论是丰富的。比如“水平应力突变理论”，由于顶板上存在着坚硬岩石的矿井，而且十分容易出现比较强烈的震动，从而可能导致产生难以预测的灾害现象，运用该理论可以预测矿震的发生，进而预测冲击地压的相关位置，相关工作人员可以在灾害产生之前做出相应的反方措施，以此减小损失。

地质动力区划为矿井动力现象和区域性地震灾害预测及大型工程设施的稳定性评价提供了科学依据和可行的方法，开辟了矿井动力现象预测、防治和工程稳定性评价研究的新方向。该方法以板块构造学为基础，以地质构造运动和岩体应力状态分析为主线，系统地阐述了地质动力区划的原理和方法，

因为大量的动力灾害都是采动应力所诱发的，深入研究“采动应力与构造应力耦合理论”有助于深入地了解采动应力和构造应力的关系，从而有效的减少断层、相变构造等大量的动力灾害，需要注意的是地质的完善勘探工作，是这个理论开展的基础。

另外，“静-动应力场理论”的使用可以减少整个采矿工程涉及的危险区面积，而且可以合理的布置巷道位置，具体来说，相邻的采矿区上部的高应力位岩层能够将地压传导到远处的侧向煤体，而且不影响工作面的采矿，需要注意的是如果设置的巷道口刚刚好是在冲击临界附件的区域，那么此巷道将处在冲击地压的危险之中。还有一种冲击地压防治的“膨胀冲击理论”，它尚处在不够十分成熟的阶段，该理论主要用作厚及特厚煤层地压灾害防治的理论基础，厚及特厚煤层一直是我们难以攻关的领域，因此该理论的研究难度也是相对较大，通过科研技术人员大数据分析得出结论，厚及特厚煤层开采破裂膨胀导致出现了“应力集中和应力均化”现象，该现象是产生大范围、高强度的冲击地压的最主要原因，不能因为“膨胀冲击理论”研究难度较大，就忽略他所能带来的收益。

2.冲击地压防治技术分析

2.1煤层卸压的爆破技术

恰当的使用煤层卸压的爆破技术，可以大大减少由自身重应力型的冲击地压造成的灾害。这是由于巷帮高应力与能量主要积聚在两帮煤体或其中一侧，利用爆破技术对帮部煤体进行卸压操作，进而实现对冲击地压灾害威胁的降低。而卸压完成的两帮煤体的受压情况明显减轻，而压力的峰值逐渐转向煤体深处，同时上覆岩层的自重应力也逐渐转向深处，由具有更高强度的煤体来承担。

2.2超前深孔断顶预裂爆破技术

在应对冲击地压的时候还可以选择使用超前深孔断顶预裂爆破技术。这种技术的原理在于通过利用爆炸活动产生的动压震裂与静压爆生气体的时机，来让顶板受到足够大的支持力，破坏顶板结构的整体性，最后导致顶板产生预裂隙。需要注意的是这种爆破技术是在顶板岩层内部使用的且不具备爆破自由面的一种方式。而且，随着爆破工作的深入进行，最终的顶板会在超前支承压力与支架初撑力作用下垮落，使得应力集中程度大幅度的降低。相关技术人员需要注意的是，施工单位爆破对周围环境的影响，以及具体的施工部位必须布置在工作面两巷超前支承压力影响范围内，还要将峰指出作为重点进行爆破卸压。

2.3断底爆破技术

合理运用断底爆破技术来对构造应力型冲击地压进行防治。这是由于巷道底板在受到水平构造应力作用下，极易出现压缩弯曲变形的问题，甚至会在达到一定条件下，出现屈曲破坏问题，导致发生冲击地压危害。因此，工作人员应将爆破重点放在弹性能积聚层位，进而降低弹性能大小，并对其再次积聚弹性能造成一定阻碍。同时，巷道底脚受到两帮垂直应力与底板水平构造应力的共同作用，其应力集中程度较高。而通过爆破而产生的松动区域不仅能够为底板内水平应力提供垫层起到缓冲作用，还能够让上覆层高应力向底板岩层进行连续性的传递，进而达到阻隔的目标。此外，工作人员还需注意的是，在对底板冲击较为严重的巷道，应将断底爆破技术与巷帮煤层爆破卸压技术结合使用，效果更好。

2.4無煤柱自成巷技术控制冲击地压的效果分析

“110工法”自成巷开采理论是以“切顶短臂梁”理论为指导，将巷道上方长臂岩梁转化为短壁岩梁。

采用恒阻锚索对回采巷道顶板加强支护，采前定向爆破切顶卸压预裂顶板。上覆岩体在周期来压作用下，顶板预裂缝整体切断。切落的顶板形成巷道上帮，实现单面单巷采掘。从而做到回采一个工作面，只掘进一条顺槽巷道，另一条顺槽巷道自动形成，即实现了零煤柱施工方法开采。

目前通过该工艺龙煤双鸭山分公司已经安全回采煤炭3500万吨，回采后的工作面没有保留原有的区段保护煤柱，“孤岛”煤柱已经消失。矿压显现次数明显降低，按照该工艺施工的采区没有发生过冲击地压事故，应力集中的现象得到了缓解。同时减少了巷道冲击地压的发生。

结语

我国的资源利用结构的特点，产生了对煤矿资源深度依赖的现象。冲击地压作为煤矿开采工作中难以避免的灾害值得人们去研究防治方法。将防治理论与防治技术相互关联起来，可以提高研究的成效，有利于改善煤矿产业的安全性，同时减少灾害的发生也提高了开采效率。希望相关部门对冲击地压能够有足够的重视，并采取合理的防控措施，此外，也需要相关技术人员提高自身的业务能力水平，做好冲击地压的控制工作。

参考文献：

[1]李学华，梁顺，姚强岭.冲击倾向性围岩沿空掘巷防冲控制原理及应用[J].采矿与安全工程学报，2012.29.06：751-759.

[2]潘一山，李忠华，章梦涛.我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究[J].岩石力学与工程学报，2013，22（11）：1844-1851.

作者简介：门宗良，性别，男，民族，汉，1979年09月26日，大学，采矿工程。辽宁工程技术大学，采矿工程。