大采深厚煤层冲击地压防治技术研究

贾天剑 楚孟珂

1．山东新巨龙能源有限责任公司 山东菏泽 274918；2．新河矿业有限公司 山东济宁 272400

1 冲击地压的特征及破坏机理

冲击地压又被称之为岩爆，主要就是煤矿在生产中巷道和采煤工作面周边的岩体在应力的作用下将变形能释放，使得岩体产生破坏以及垮落等情况，同时还有很大的震动以及声音，会对支架造成损坏以及冒顶等问题，对于生产会造成很大的影响。冲击地压有着突发性以及瞬时爆炸和一定的复杂性等特点。岩体在受到采动对其的影响，局部应力产生变化，将原始的应力情况变为二维或者多维状态，巷道或者相应的煤矿采掘面周边的压力降低，煤岩体呈现出一定的脆性，并且煤矿内部结构也会产生碎裂，这样煤岩体由于内部的破坏而出现软弱层，将所有的能量在煤岩体中聚集，应力从平衡状态朝向动力状态发展，若是受到外界对其的影响，这种平衡状态被破坏而将能量释放，并且煤岩体从自由面被抛，使得地压事故产生。

2 对冲击地压产生的原因与理论分析

2.1 冲击地压理论

（1）强度理论。最早的理论研究中表明采场周边应力集中的情况比较严重，煤岩体所能够承载的压力达到最大值，岩体在被破坏时就会出现冲击地压的情况。当前的研究理论认为，一些应力突然变大或者阻力降低，使得煤岩体产生一定的运动破坏，煤岩体产生抛射，造成冲击地压的产生。因此，煤岩体自身的应力大于或者等于系统的强度是冲击地压产生的主要条件。（2）能量理论。对于能量理论中通常认为矿体和围岩所释放的能量是造成冲击地压的主要能量。随着当前矿业的发展，使得整体的系统平衡受到很大的损害，冲击地压所产生的基础条件就是释放的能量比消耗的能量大。（3）冲击倾向理论。煤岩介质自身存在的破坏力称之为冲击倾向，冲击倾向通常需采用相应的数据将冲击地压所产生的可能度作为冲击倾向度。（4）组合理论。若是冲击倾向以及能量和强度理论同时能够满足相应的要求，这是作为冲击地压产生的主要基础条件。我国煤矿产生的冲击地压其条件主要就是强度高以及脆性大等。

2.2 冲击地压发生原因

冲击地压主要产生的外在原因就是高应力基础上，动力源的不断积聚，内因是煤岩体存在一定的能量同时瞬间释放一定的破坏能力。

3 冲击地压的预测方法

3.1 钻屑率指标法

该方法又称作钻孔检验法，用小孔径钻头打孔，根据不同钻进深度出屑量的变化规律来判断煤岩体内部应力的分布集中状态，判断冲击地压可能发生的地点和可能性。

3.2 工程地震探测法

用人工制造的方法造成地震，检测地震波传播的速率，绘制速率与时间的关联图，根据地震波传播速率的变化来判断煤岩体内应力的分布状态和发生冲击的可能性。

3.3 地音、微震监测法

使用微震仪间断或连续监测煤岩体受到破坏释放弹性能时产生的声发射现象，根据这些现象的变化规律判断煤岩体发生冲击的可能性。

3.4 综合测定法

为了能够精准地预测判定冲击地压可能发生的时间、地点，可将上述几种监测方法根据实际的情况综合利用。

4 大采深厚煤层冲击地压防治技术

4.1 煤矿压力预测

第一，钻屑率指标法。这种方式又被称之为钻孔检验法，主要采用小钻头来打孔，按照钻进的出屑量变化情况对岩体内部应力集中进行判断，对冲击地压可能产生的位置进行判断。第二，工程地震探测法。采用人为的方式进行地震的产生，对地震的传播速度进行检测，从而绘制速度和时间表，按照地震波传输速率来对煤岩体当中的应力分布和可能产生冲击的可能性进行判断。第三，地音、微震监测法。采用微震或者低音来持续的对煤岩体当中所释放的声发射情况进行检测，按照所产生的变化规律对煤岩体所产生的冲击性进行判断。第四，综合测定法。为能够实现煤岩体冲击地压产生的时间和位置进行准确的判断，可对以上所阐述的这些方法进行综合应用。

4.2 钻孔卸压技术

钻孔卸压主要就是煤矿在高应力开采状况下，采用煤层自身的弹性将钻孔周边的岩石进行破坏，以此使得煤层的能量及时的释放，从而将冲击的危险降低。钻孔卸压主要就是对压力和高应力进行释放的一种方式，主要可应用在煤矿的开采当中，并且还可采用钻孔对岩石的高应力进行转移，使得其朝向其他的方向进行岩体卸压，在这当中需要重视的是，钻孔需按照实际的要求进行钻机的选择，钻杆长度和直径都需要能够和操作要求相符合。

4.3 卸压爆破技术

卸压爆破主要是在高应力的煤层当中采用定点爆破的方式，将冲击所产生的危险进行提前排除，从而降低冲击危险。卸压爆破其作用还有使得煤层在爆破中使得周边的岩体产生裂缝，这样可以使得周边煤层的力学结构也会产生相应的变化，从而将弹性强度以及能量降低，使得冲击地压的强度和能量降低，避免应力的不断扩散。然而卸压爆破技术通常需在事前和事后加强合理的完善，事前调查主要就是判断是否需要爆破，并采用钻屑法进行合理的检测，在事后做好相应的回馈，确保卸压效果是否符合要求，降低安全隐患。

4.4 煤层注水技术

煤层注水是比较容易处理的一种方式，煤层自身有孔隙和透水性，采用注水可将煤层的属性改变，还可以将煤层结构进行改变，将煤层强度降低以及对煤层的积蓄弹性降低，从而将煤层的塑性加大，并且还能够实现降尘，以此对冲击地压所产生的危害进行处理。顶板和压注是比较常见的两种方式，在注水中需要对时间合理安排，煤层在注水中的卸压情况也需要加强检测，以此来确保注水卸压效果良好，煤层注水在一定意义上可以实现机械操作，在危险区域之外进行操作，最大化的确保人员的安全。

总之，在煤矿生产中冲击地压是其灾害之一，对煤矿的安全生产有着很大影响。所以，对冲击地压所产生的原因以及激励和相关措施进行分析，是对冲击地压进行预测的主要方式。在煤矿实际生产中需做好防灾处理，不断加强相关防治技术的完善，采用相应管理方式将管理水平不断提升，降低事故的产生，从而保证煤矿人员自身的安全。