煤矿冲击地压灾害监测预警技术探究

煤矿冲击地压灾害监测预警技术探究

郭晖

河南大有能源股份有限公司耿村煤矿

摘要：地压冲击会影响井下巷道作业面，是直接威胁生产的重要灾害类型。特别是在当前煤炭浅层资源越来越少，所开发的深度越来越深。在这种情况下冲击地压的次数越来越多，并且还会容易出现瓦斯涌出等危害。因为地下深部的岩层具有高低温、高瓦斯等问题，所以就需要及时的做好预警，积极应用预警技术，以此来防范冲击地压灾害。本文就先了解冲击地压的特点，明确其分类，然后说明具体的预警技术和方法，为相关研究人员能够提供参考。

关键词：煤矿冲击地压；灾害监测预警技术；研究对策

因为煤矿冲击地压的情况非常复杂，很难采取单一的方法来预警，所以就需要合理应用多种方法，从而才能够获取到理想的预警效果。在具体选择上，则是要根据实际情况来合理应用，以此来采取正确的监测方法，这样才能够提前做好预警，减少冲击地压灾害的影响。

一、煤矿冲击地压的特点

第一，突发性。针对冲击地压而言，并没有任何征兆，往往都是突然发生，所冲击的时间、强度等也不能够提前预测，虽然所出现的时间并不长，但是所带来的破坏非常严重^[1]。第二，瞬时振动。冲击会像爆炸一样，带来较为强烈的振动，从而影响周围的设备和人员安全。第三，破坏性。往往在出现冲击地压后，会造成顶板下沉、折损支架等问题，在这种情况下所造成的后果非常严重，严重的威胁煤矿安全。第四，复杂性。从地质结构上能够看出，由简单到复杂、厚度由薄到厚。在采煤过程中不管是柱式采煤，还是普采等，都出现过冲击地压。

二、煤矿冲击地压的分类

根据地震能分类，冲击地压按照能量释放大小，如果只是局部表层的破坏，并不会影响正常生产。在这其中冲击较弱，一些煤岩体被抛出，那么就需要积极采取相应措施。而中等冲击下，围岩被严重破坏，工作面内的设备也被损坏，有着较大的影响^[2]。强烈冲击下，会导致巷道被压垮，在事后需要进行修整，具有较大的灾害性，整个矿井垮塌，严重的甚至还会对地表造成一定影响，具有较为严重的后果。根据力源来分类，如果是重力型，那么就会受到重力的影响。煤岩冲击会在围岩中产生，可以分为顶板和底板两种冲击方法。按照工作空间来分类，可以将其分为掘进和回采期间的冲击地压，在这其中不同回采位置会受到地质条件、采取便捷等影响。冲击地压可以分为构造型、重力型和边界型。

三、煤矿冲击地压灾害监测预警技术和方法

1. 钻屑法

这种方法就是通过钻孔的方法，以此来产生动力，在钻孔推进上，不同的深度所排出的煤粉量各不相同，通过这样的方法来对冲击地压进行预测。通过对煤粉量的研究，以此来了解冲击地压的实际情况，但是这种方法施工时间较长，不适合用于快速生产作业。

2. 电磁辐射法

这种方法在实际应用上快捷简便，如果煤岩体被破坏，那么就会在这其中产生对应的电磁辐射波。而这一辐射波的大小与煤岩周围的应力分布大小相关，可以以此为基础来评估煤岩体冲击风险^[3]。电磁辐射方法更加方便携带，是一种简单的方法，因为容易安装，所以在当前被广泛应用。但是，存在着的局限就是在使用上会受到电磁场的影响，导致所收集到的应力波信息不准确。

3. 微震法

矿山地震就是井下冲击抵地压，这种方法是因为受力的原因导致出现变形，在这其中会出现噪音、震动等问题，在具体传播上可以分为声波和脉冲这两种，通过应力波和声发射来完成。通过对微震仪的应用，以此来预测，所以在预报预测上，就可以通过了解矿震波和正常地震波的实际情况比较来获取。矿山地震还可以利用微震监测系统来对实际变化情况加以记录，这样的方法不仅监测方便，而且监测范围更广，能够针对整个矿井来监测^[4]。但是因为在井下也存在着很多的机械设备，所以会在一定程度上能够影响设备的正常工作。所以，在具体定位上也会存在着一定的误差，在局部上不能够及时判定冲击地压的出现。

4. 应力监测技术

冲击地压的出现，其根本是因为地引力和采动应力的综合影响，进而导致应力非常集中。采动应力在实际采掘燃动下，会出现动态变化。针对这一情况，就可以依靠井下煤岩体的实际应力监测来有效的预测冲击地压。这一方面所能够应用到的技术较多，比如钻孔应力监测、当量钻屑监测等，这些方法能够在不同数据的不同测定下，来有效的了解围岩应力，从而来对冲击地压及时预警。

四、煤矿冲击地压灾害防范技术

1. 战略性防范

这种技术是最为理想的治理技术，能够真正从根本上消除冲击地压的实际影响。常规的防范技术有合理开采水、开采保护层等方法^[5]。比如，在设计作业面上，通过顺序开采的方法，这样就能够保证作业面的合理。在作业面上不留有煤柱，从而来保证巷道不处于高应力去。合理的控制作业面的倾斜长度，避免工作面向采空区所推进。在开采煤层群上，要能够先对保护层开采，避免受到煤柱的影响。针对构造影响区域，要能够采取有效的方法来避免应力叠加。开采保护层是非常有效的防范措施，这种方法的工作原理是在开采保护层后，在采空区形成卸压区，利用这样的方法能够减少压力的集中，从而来减少冲击地压发生可能性，以此来更好的控制保护层的解放范围，这是这一技术的重点。

2. 区域防范技术

这种技术是指工作面在受到采动影响前，针对冲击地压危害的预测，通过这样的方法来减少冲击地压的发生。常见的防范技术有向煤层注水、爆破松动煤层等方法。通过煤层注水的方法能对煤体润湿，从而来改变煤体的性质，比如降低煤体强度等，以此来预防冲击地压^[6]。对松动煤层爆破是一种区域防范技术，是指在煤层还没有受到冲击地压影响前，就对其进行爆破，通过这样的方法来消除危机。这一技术原理是炸药在爆炸时所产生的能量作用于煤体，以此来让煤体能够产生缝隙，从而来改变煤体的性质。这种技术在实际应用中范围较广，但是容易在应用上破坏支护结构。此外，还有煤层大直径钻孔防范技术，这种技术是在钻孔后，形成应力会先向钻孔中冲击，不仅释放应力，而且还能够改变煤体周围的力学性质。当前，这种方法在实际应用中获取到很好的效果。

3. 局部解危技术

这种技术是针对已经出现冲击地压的区域进行卸压，使用这样的方法来减少 冲击地压带来的威胁。通过这样的方法能够有效的降低强度，从而来转移应力高峰。但是，这种方法在卸压上，容易诱发冲击地压，所以就需要从实际情况入手，针对具体技术来合理应用，比如深孔爆破技术、大直径钻孔技术等都被应用于卸压中。

结语：

总而言之，我国冲击地压的监测预警方法已经得以优化，但是其中也存在着一些问题。因此，就需要工作人员在具体应用上，能够针对冲击地压所出现的问题及时的找出相应的解决方法，从而来合理应用监测预警技术。与此同时，还要能够加强对防范技术的应用，从而来减少冲击地压灾害的出现。

参考文献：

[1]王传朋.煤矿静载型冲击地压地音监测预警技术[J].煤炭科学技术,2021,49(06):94-101.

[2]李根,王涛,李连刚.冲击地压灾害综合监测预警技术研究及应用[J].内蒙古科技与经济,2020(12):91-93.

[3]刘宝森,高振.对煤矿冲击地压灾害监测预警的技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2020(06):138.

[4]井亚社.煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究[J].科技创新与应用,2019(31):157-158.

[5]徐雷.煤矿冲击地压危险监测预警技术及应用[J].内蒙古煤炭经济,2019(02):70+42.

[6]刘飞.煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究[J].山东工业技术,2017(14):70.