浅谈煤矿开采安全事故原因及对策

王欣

摘  要：煤炭是我国的重要能源之一，而在进行煤矿开采的过程中，相关的安全事故对煤矿的正常生产具有严重的不良影响，在这种问题的存在也在一定程度上对我国的经济社会发展形成了冲击。本文针对当前我国煤矿开采过程中存在的冲击地压现象进行了分析，探讨了这一事故发生的具体原因和应对措施，以期对我国煤矿生产的安全形成一定的保障。

关键词：冲击地压;煤矿开采;安全事故

分类号：D631.6

引言：随着煤矿资源开采的深度和强度逐步增加，煤矿开采过程中的相关安全事故也呈现出加剧的趋势，这种现象的存在对我国煤矿开采的可持续性形成了一定的威胁，同时也不利于我国经济社会的健康发展，因此针对煤矿开采之中存在的安全事故进行原因和对策的分析具有重要的现实意义。

一、冲击地压的含义和发生原因

1.冲击地压的含义

冲击地压是当前煤矿开采过程中比较常见的地质现象，这种现象主要表现为岩石动力破坏，同时长期以来人们也将冲击地压表述为岩爆、矿震等。从实际情况来看，这三种表述之间也存在着一定的差异，冲击地压所指的是在进行矿物的开采过程中，矿井井巷或周围岩体在弹性形变的影响之下，出现瞬间的能量释放现象，在这种情况下，将导致的大量岩体遭到抛出，应发其他事故。由于冲击地压对矿井和人员安全具有较大的威胁，因此是当前煤矿开采工作之中的重要灾害事故之一。此外，从冲击地压的表现来看，这一灾害现象又可以划分为材料失稳型冲击地压、滑移错位型冲击地压、结构失稳型冲击地压等，同时滑移错位型冲击地压与结构师问型冲击地压在危害性方面也往往显著高于材料失稳型冲击地压。

2.冲击地压发生的原因分析

整体而言，冲击地压现象的发生本质是由于高应力状态下，相关的岩体由于失稳现象而层出现的一系列破坏，这种破坏对矿物的采掘活动将造成直接的冲击。从不同类型的冲击地压现象来看，其发生的原因也存在一定的差异[1]，首先材料失稳型冲击地压是由于相关岩体之中的应力达到较高的状态之后，导致岩体出现裂纹，并在一定的时间阶段之内逐步贯通岩体，最终在相应的范围内出现冲击地压的现象。滑移错位型冲击地压发生的原因则主要是由于岩体在相关的采掘活动影响之下，导致当前的采掘层出现移动和冲击现象，或是在当前的采掘位置附近，相应的地质构造出现错位等现象，进而对岩体造成巨大破坏。结构师问型冲击地压发生的原因则主要是由于在相关的采掘活动中，由于应力等因素导致岩层和井巷结构大规模失稳，最终导致冲击地压的形成。

二、形成冲击地压的因素分析

1.开采深度影响因素分析

冲击地压的出现一般都是外在因素所引起的。媒体所处的应力水平也是冲击地压出现的主要因素之一。从顶板体系上来看受上覆岩层的相关重力作用，特别是因为采掘活动，所遭受到的叠加应力影响之后，媒体会遭受到的破坏成都以及岩体体积的弹性是可以被逐渐提升的，若是出现了某些诱发性的条件是能够将媒体抛出的，这样会形成等级不同的冲击地压。从上述分析中可以看出，煤矿出现冲击地压大多数情况都是煤体突出所引发的。

2.煤层顶底板强度影响因素分析

在一定程度上冲击地压是能量释放的过程，其自身具有较强的冲击力，冲向煤体，单位体积的能量集聚越多，其冲击的力度也会越大。在深井巷道顶底板强度相对较高的条件下，煤矿开采之后所暴露的面积是相对较大的，顶底板的运动对于媒体会形成一定的夹持作用，在媒体的深度范围之后可以形成一定的支撑能力，从而让媒体变形，因为顶底板的强度是相对较高的，其变形的量较弱，媒体当中所集聚的能量会被顶底板吸收一定量，所以有可能会出现冲击地压的问题出现。

3.地质构造影响因素分析

煤矿地质构造对于冲击地压的产生有着极大的影响。在地质构造应力集中位置，构造的相关应力会让冲击地压情况出现。然而在开采挖掘接近断层时，会时常出现冲击地压，并且这种冲击地压的强度是较大的类型;主要的出现原因是因为;顶板岩梁被折断之后，会减少传递力的关联，从而出现应力集中的顶板活动，此时若是出现冲击地压，那么这种冲击地壓的强度也是相对较大的，冲击地压的出现收到地质构造的影响也是非常大的。

三、煤矿冲击地压的防治原则

鉴于煤矿开采过程中冲击地压可能带来的严重后果，以有效识别、防范冲击地压事故为目标，切实保障煤矿开采现场作业人员、设备的安全状态，煤矿企业有必要制定详细的冲击地压防治细则，明确事故防治的基本原则。

首先，不同载荷类型与释放主体造成的冲击地压事故具有明显区别，坚持分类防治、针对性排查的基本原则，从既往安全生产经验出发，梳理各类冲击地压的特征以及有效的防治措施，形成初步分类防治方案，对事故的防范有重要的指导作用。

其次，对煤层或者岩层进行冲击倾向性鉴定，是检查煤层、岩层性能并评估冲击地压风险的重要方式。参考现有的安全生产标准与既往事故防治经验，作业人员应当对存在以下情况的煤层、岩层进行严格的鉴定：（1）出现典型的动力现象，如煤岩弹射、震动强烈等;（2）涉及埋深超过400m的采掘任务，煤层上方100m范围内有特殊坚硬岩层（单轴抗压强度>60MPa，单层厚度>10m）;（3）同一煤层、相邻矿井层出现过冲击地压事故，或者经鉴定发现相应煤层处于冲击地压煤层;（4）在冲击地压矿井下实施煤层开采作业。

再则，经过鉴定确认煤层属于冲击倾向性煤层，在开采工作前需要严格按照评估程序对其冲击危险性进行评价，尤其是对于采掘工作面以及采区，需要充分利用现有的综合指数法，必要时结合其他评估方法对冲击地压的危险性进行综合评估，但其他评估方法必须经过实践验证确认有效。

最后，整个冲击地压的防治工作必须坚持“区域先行、局部跟进、分区管理、分类防治”的基本原则。在确定冲击地压的防治区域以后，需要编制详细的防冲规划，明确各个局部地区防治任务、防治方法以及拟达到的实际效果。在局部防治阶段，需要有专业人员对防治的效果进行及时跟踪、全面检查。对于防治过程的管理，则需要严格执行分区管理策略，结合冲击地压的风险高低以及防冲计划，开展分类防治工作。

四、冲击地压的应对及防治措施

1.加强对冲击地压的监测和预警

在冲击地压孕育的过程中，相关岩体之中将出现一定的應力变化和能量释放，这一特征的存在为预警和监测工作的开展提供了可能，尤其是在冲击地压孕育之中所产生的微震、电磁辐射等，通过对这些信息进行监测，就能够比较良好地掌握冲击地压等的形成和变化，为相关的预防工作形成依据。以实际情况为例，在当前的技术条件下，相关人员可以采用分布式广域网微地震监测系统和顶板离层遥测监控系统等技术手段，来对当前开采区域的煤层、岩体之中的裂纹、应力等数据进行监测，并依托专业的计算机软件来将其进行可视化处理，从而最终可以确定当前开采过程中可能出现的冲击地压，以及其在发生阶段将可能造成的危害范围等，最终帮助相关单位实现对冲击地压灾害的避免和防范[2]。在局部监测任务中，钻屑法是一种比较常用的方法，能够帮助监测人员及时测定局部的冲击地压风险。需要注意的是，在监测过程中需要根据局部监测点的实际条件确定钻孔的参数，并由专业人员对每米钻进产生的煤粉量进行测定、记录，一旦监测数据达到或者超过临界数值，则应当考虑监测点存在冲击地压风险。除煤粉量超标，钻进过程的动力效应也是评估冲击地压风险的参考指标，一般情况下，出现卡钻、钻孔冲击、异常声响等问题，监测人员就需要警惕局部地区是否存在冲击地压事故风险。

2.加强对冲击地压的技术防治

除了针对冲击地压加强监测和预警之外，相关单位和人员也需要采取相应的技术手段来进行对冲击地压的治理工作。存从实际情况来看，相关单位可以采用如下几种方法实现防治目标，首是针对当前的矿井进行科学和全面的设计，从而避免在开采过程中发生冲击地压问题。在这种方法之下，相关单位可以采取优化开拓布置、预掘卸压巷等实际方式，从而提高开采的安全性。其次，相关单位也可以在掌握部分地区具有冲击地压风险之后，采取避免应力集中的方式来达到防治冲击地压的目的，例如在实际操作之中，采取顶板深孔爆破、煤层高压主水和大孔卸压法等措施，在这些措施之下，能够对具有风险的区域进行治理，降低冲击地压发生的可能性。科学合理的布置巷道位置是防止冲击地压危害的重要途径之一。合理的深部支护设计方案是给予防冲的设计研究，首采工作面采用支护措施，这样能够从根本上预防冲击地压情况的出现。充分运用煤层注水和强支护等防治措施，能够实现实际工程掘进的安全性，从而保障工程顺利的进行。

除上述防治技术外，相关单位也可以采取恰当的支护措施，以此来强化岩体对冲击的抵抗能力，在实际操作过程中，相关单位和人员可以采取强力锚杆u型钢支护的措施或是门式液压支护的方法来达到消除应力叠加的目的，从而防范地压冲击。强支护对策主要是针对在不同的围岩条件的岩层巷道中所进行的支护施工强化，其主要包含了断层影响所引起的带内煤岩交界位置巷道和巷道交叉口。在工作面中等以上的冲击危险范围进行支护工序的强化，在原本就有的锚网索、拱形钢棚支护基础上，还可以加入单体液压支柱和倾向的钢带链接装置，这样能够在一定程度上保障立柱的承受荷载应力，预防立柱受到较大应力而出现的倒柱情况出现。在一定程度上巷道交叉口是存在较大的悬顶面积的，存在比较高的应力集中。所以巷道交叉口强化支护，增加锚索和锚杆的整体密度。在巷帮位置进行打液压台棚中加铰接顶梁，这样能够加固顶板，从而起到强化巷道较差口的承受力。需要注意的是，对于存在冲击地压风险的采掘工作面，技术人员在编制作业规程的过程中，必须充分考虑冲击地压的防范需求以及有效的防治技术，从生产实际出发，制定完善的防冲专项措施，并将其纳入作业规程的范畴。一般情况下，防冲专项措施的制定，需要严格依据防冲设计编制标准，重点落实各作业区域的冲击地压监测方法、危险性评估方法、评价结果的报告、防治措施、防治效果的跟进策略、安全防护的有效策略以及突发冲击地压事故时的避灾路线。

3.加强冲击地压的管理

为了实现对冲击地压的有效防范，相关单位在实际的工作过程中，可以采取加强管理体系建设和工作流程设计的方法，例如，在进行管理的过程中，针对煤矿开采之前进行冲击地压发生危险和可能性的全面评估，同时在针对目前的煤矿开采方案进行系统性的设计，确保开采方案的科学性[3]。不同的采深会影响矿压的变化。比如，在采煤工作面开采之前煤层出现变形，因回采而形成的支撑压力范围以及大小是有着极大的关系的;在工作面和采空区上面的拱与梁的结构形式当中，煤矿巷道顶底板和两帮岩石开采的动静会影响到临界的实际深度。在涉及到冲击地压煤层的采掘任务中，合理控制采掘策略，对冲击地压的防范也有重要价值：（1）按照防冲要求，应力集中区的工作面之间需要预留足够宽的距离;（2）当掘进面的间距<150m，采、掘面的间距<350m，采煤工作面间距<500m时，应当警惕应力叠加风险，禁止两个工作面同时作业。其次，在实施开采之前，相关单位和人员需要针对当前可能发生冲击地压的区域进行防冲预处理，以及在进行开采的阶段，落实对相关区域岩体的监测和预警工作。在这一系列工作措施和工作流程之下，最终能够比较良好地确保开采的安全性，达到避免冲击地压对开采工作造成不良影响的目的。

五、结束语

综上所述，在当前煤矿开采工作过程中，冲击地压是煤矿开采工作面对的重要威胁之一，针对这种现象，相关单位需要在实际的开采过程中，加强对冲击地压发生原因的了解和认识，同时采取恰当的措施，加强对冲击地压现象的监测和预警工作，最终达到防范冲击地压的目标。

参考文献：

[1]杨梦， 周恩波. 基于专家系统的煤矿事故现场处置方案自动生成系统研究[J]. 煤炭工程， 2019， 051（011）：138-142.

[2]刘军， 贾宏福， 张露伟，等. 近年来山西省煤矿事故特点及对策措施[J]. 工业安全与环保， 2020， v.46（02）：24-27+91.

[3]贤江 李. 煤矿采矿安全管理及其事故防范[J]. 地矿测绘， 2020， 3（2）.

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