煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究

井亚社

摘  要：因为我国目前科技飞速发展，各行各业都在不断飞跃前进，因此对煤炭的需求量比以往更加巨大，在实际的开采过程当中，煤矿产业很容易引发各种各样的灾难，因此合理的预警方案是必不可少的，比如对冲击地压进行有效地避免。其于此，文章通过分析探索以及现场实践来总结我国煤矿冲击地压所造成的破坏，并且对这一情况提出了相应的对策。

關键词：冲击地压;冲击特征;监测预警;发生机理

中图分类号：TD324 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）31-0157-02

Abstract： Because of the rapid development of science and technology in China， all kinds of industries are constantly advancing by leaps and bounds， so the demand for coal is greater than ever. In the actual mining process， the coal mining industry is easy to cause all kinds of disasters. Therefore， a reasonable early warning scheme is essential， such as the effective avoidance of rock burst. Therefore， through analysis and exploration and field practice， this paper summarizes the damage caused by coal mine rock burst in our country， and puts forward the corresponding countermeasures to this situation.

Keywords： rock burst; shock characteristics; monitoring and early warning; occurrence mechanism

引言

本文通过不同的角度进行分析，总结了我国煤矿冲击地压产生的主要影响，以及为何会产生这样的情况。一般来说，煤矿冲击地压很容易在极广的范围内发生大量破坏，同时也会让矿产出现大能量地震，这一现象主要是应力集中以及动载扰动叠加所导致的。本文主要讨论了冲击地压预警机制，就是从静载以及震动两个角度对其进行精确的预防，避免发生冲击地压而导致大面积的破坏。

1 煤矿冲击地压显现特征

我国对于煤矿的需求日益增加，因此煤矿的挖掘量也在不断提升，这也就意味着更多的煤矿将会受到严重的冲击灾害。目前，在全世界范围内对煤矿的冲击地压已经展开了一系列的探索，特别是对冲击地压发生的因素以及避免的方法，这一部分内容得到了一些较有成效的策略，但是对冲击地压的精准预测仍然是难以完成的复杂任务。主要是因为以目前的科技，还很难达到对冲击地压的整个发生规律进行深入了解，同时也很难对冲击地压的特征进行深入的探索和监测。不仅如此，因为不同的煤矿拥有不一样的地质，因此也会有各种各样的预警方式。针对不一样的地质情况，需要使用具有差异化的预警方式，而且因为使用不同的预警方式监测到的数据并不能够做到完全一致，这也让调研人员在调查的过程当中遇到很多难题。本文主要探索的煤矿冲击地压灾害预警方式，主要是通过对一系列的数据进行分析监测，在预警方面主要提出了设计震动场以及应力场的综合预警方式。首先，对煤矿冲击地压进行空间分析，可以发现绝大部分的冲击地压，都会出现在煤矿巷道的内侧，特别是一些冲击地压发生第二事故，都会出现在采掘煤矿的期间，尤其是超前巷道以及沿空侧巷道。不仅如此，冲击地压所发生的区域，一般来说都会同时产生极为猛烈的矿震，而矿震的源头以及具体冲击的地点都会产生在一些不一样的地方，水平方向测量的话可以发现，这些地点会相距150米左右。冲击矿压在发生的时候，很容易在煤矿挖掘面一、二、三、四角的采空区同时出现岩爆的现象，并且因为不同的冲击事故，产生并且出现地震应力波，所以在工作面出现了很大面积的破碎硬顶的时候，就极为容易出现岩爆的现象，如果冲击出现在采矿形成的高应力集中区区域，那么抗震和产生的能量更多的情况下，就更容易导致冲击的发生。

2 冲击地压类型和发生机理

2.1 冲击地压类型

根据有关专家调查，可以知道根据冲击地压位置和影响因素差异，将冲击地压有效地分成四个种类。第一个种类就是煤柱型冲击地压，这种冲击地压的破坏方式，主要是把煤柱的压力破坏，并且将底板突然之间鼓起来形成的，在冲击力产生的时候，将煤柱的静载应力作为造成冲击地压的主要形式，之后产生矿震震动，以及应力波扰动而产生煤体冲击地压的应力，一般来说都是垂直应力，同时巷道底板也会被水平应力附加，由帮部中的垂直应力在底板处转变而来的，水平应力双重作用。第二种是褶曲构造型冲击地压，一般来说这种类型的冲击地压其主要破坏方式是底版瞬间鼓起来，如图1。主要是将煤体集中静载应力作为主要形式之后，加上巷道振动应力波出现扰动而导致的帮部煤体中，一般来说都会受到垂直应力和因为底板水平应力在帮部煤体中转化出的垂直应力作用。第三种是坚硬顶板型冲击地压，这种冲击地压一般来说都会产生煤岩体剧烈的震动，底板会瞬间鼓起，煤帮也会被大量破坏[1]。第四种是断层型冲击地压，这种冲击地压主要的破坏方式是煤岩体强烈的震动，底板会瞬间鼓起，煤帮也会被破坏，在冲击力源上，主要是因为断层活化而引起的震动应力波作为主要形式。

2.2 冲击地压的因素

冲击地压的形式都是因为煤岩体中的静载应力，以及矿震动载应力同时产生一定的因素而导致的。这二者之间的差异及主要发生原因，就是因为静载应力以及动载应力在发生过程当中，所产生的力量大小有一定的差异。所以，可以知道冲击地压是煤矿采掘空间周围的媒体中，静载以及矿震叠加，超过一定的范围就会让煤体出现破坏，而使得煤岩体当中的弹性和振动波输入量用于媒体破裂耗散。

3 监测预警技术和方法

通过一些实地调查，可以发现冲击地压的危险预测能够使用早期危险评估以及实时监测相匹配的办法[2]。

3.1 多参量监测预警技术

因為煤矿被破坏主要会受到各种各样不同因素综合影响，所以在进行实际监测的时候，需要使用不同参量相互结合的预警方式，对不同的冲击其危险性进行比较合理的判断，把冲击危险分别规划为无冲击危险，弱冲击危险以及中等和强度冲击危险，工作人员进行冲击地压预警工作的过程当中，需要按照危险等级的差异来进行不同的预防[3]。

3.2 应力监测技术

对目前的钻屑量原理和多因素耦和的冲击压力具体危险性进行分析，可以确定危险性，其主要原理是因为岩层在不断的运动，而支承压力以及钻屑量和钻孔煤岩应力也有极为密切的关系。

3.3 电磁辐射监测技术

煤岩体在荷载的施力之下，很容易出现变形。而这样的变形就会在不同程度造成电磁辐射，一般来说在应力下岩煤体会因为不均匀的变形作用而产生。变形速率不断的改变，因此电磁辐射以及脉冲也在不断增加。通过对电子理论的实验可以发现，煤体的破坏程度和应力状态是有很大关系的。

3.4 电荷监测技术

因为煤岩形被破坏时会产生电荷感应信号，同时煤岩的破裂也会让裂隙尖端出现电荷分离的状况，所以感应强度和岩煤体的载体是有很大关联的。如果持续增加，电荷的感应信号就会不断增大。岩煤体破坏失稳的时候，电荷感应信号会达到极大的值，不仅如此，按照岩煤电荷监控技术可以知道，如果电荷感应信号处在一个极端的位置，那么就很容易出现冲击地压的情况。

3.5 地质动力区划技术

按照一些理论可以知道，地形地貌其主要的基本形式和特征与地质构造有着极为密切的关系，工作人员对一些具有标志性的地形地貌进行实地考察和分析，就能够发现这一区域出现断裂的主要原因。不仅如此，因为大部分企业都在进行综合的地应力测量，使得断块图测量更加准确，而这也在很大程度上，让人类工程活动获得了更多的预测可能性。

4 多参量综合测量预警技术的应用

因为钻屑量监测一般来说都在很大的范围内，因此高波速区的钻屑量是有一定高度的，低波速区的钻屑量相对而言较少。如果和中产线相距80米的地方是高波速区，那么就可以知道高波速区以及低波速区之间的钻屑量是有很大差异的，电磁辐射监测一般来说，在7到22米之间，而且高波速区的电磁辐射相对而言更高，低波速区的电磁辐射一般来说更低。压力传感器监测的范围一般在12到18米，而工作面推进传感器一般来说在125米，不同传感器压力也会出现急剧升高的情况，以上这些检测方法按照不同角度对震动周边进行数据的监测，这种监测其范围和准确度相对而言都是较为有限的，所以在实际监测的时候，只是使用一种检测方法，是很难得到更加准确结果的。本文就比较推崇使用综合的方法进行预警监测。

5 结束语

综上所述，我国的矿井冲击地压的监测预警方面的策略和传统的方式相比是有很大发展的，但同时也出现了更多的问题，所以工作人员在进行监测的时候，需要对冲击地压的具体产生原因进行具体的分析，同时也按照其具体的需要，不断地补充预警策略，使检测运行能够更加准确。

参考文献：

[1]孔风阁，胡晓东，良庄煤矿分拉工作面冲击地压防治技术与实践[J].现代矿业，2019（07）：670-672.

[2]王星.近距离煤层冲击地压防治技术研究[J].近距离煤层冲击地压防治，2019，32（13）：185-186.

[3]翁德刚.煤矿采掘冲击地压防治技术研究[J].中国科技纵横，2019，32（13）：185-186.