临地堑开采冲击地压防治技术

临地堑开采冲击地压防治技术

王宁,任俊峰

枣庄矿业（集团）济宁七五煤业有限公司  山东省枣庄市  277000

摘要：煤层采掘活动容易引起断层活化、滑移失稳，诱发巷道冲击地压。逆冲断层在单侧卸载条件下失稳瞬间位移场的变化规律；断层面上应力场和能量场的时空演化特征和断层滑移判别力学依据。多数学者对断层型冲击地压的研究对象仅限于单个断层，未考虑多断层组合形成地堑等地质构造的相互作用。基于此，对临地堑开采冲击地压防治技术进行研究，以供参考。

关键词：临地堑开采；冲击地压；防治技术

引言

矿井因开采初期受地质构造、地应力及工作面布置等因素的影响，开采后期工作面不可避免地呈现不规则形状，呈现出复杂地质特征，尤其我国山东地区，此类工作面邻近煤柱应力集中，且覆岩空间结构复杂，高应力集中和复杂的覆岩结构导致这些复杂地质工作面冲击地压危险性较高，易诱发冲击地压，给冲击地压防治带来一系列问题。

1煤矿冲击地压灾害的特征及破坏机理

在当前煤矿生产过程中，由于存在较多的不安全因素，冲击地压是其中较为常见的灾害。冲击地压发生时，煤岩内部会积聚大量的能量，当其达到最大临界承载强度时，巷道和采煤工作面周边岩体会释放出变形能，岩体被破坏，导致煤矿地下支架塌坍，出现冒顶现象。冲击地压发生后会造成较大的损害，比较严重的情况会导致煤或是岩石从巷道两侧爆裂开来，出现煤岩弹射的情况，导致巷道直接被摧毁或是产生巨大的能量，威胁井下作业人员的安全，破坏地下的设备和设施。而且冲击地压发生时，还易引发一些基础潜藏的矿井灾害，在巨大震动下巷道顶板出现冒落，影响通风和运输，特大冲击地压发生时，还易激起井下煤层或瓦斯爆炸、出现地表河流湖软质泥岩等二次威胁，造成地面构筑物的破坏和倒塌。冲击地压对矿井的威胁性大，发生的机理复杂和多变，这也导致无法找到一套治理冲击地压的既定理论，需要针对不同问题不同对待，从而针对不同问题以基础理论为依据，制定具有针对性的措施，及时解决问题。作为一种特殊的矿压显现形式，存在较多的影响因素，显现形式也更具多样性，会带来十分严重的后果，因此在煤矿开采作业过程中，需要对冲击地压给予充分的重视。

2工作面冲击危险性因素

2.1工作面形状

工作面形状不规则，存在缩面、巷道拐弯和开采方向变化等情况，属于较复杂的工作面形状，开采过程中不规则区域冲击风险提高。开采过程中，变形破坏能非均匀释放;在工作面缩面巷道附近，随着工作面逐渐推进，缩面处巷道将承受支承压力、动载应力和小煤柱(尺寸变化)等因素影响，冲击风险提高。

2.2开采深度影响

在对煤矿资源进行开采过程中，由于深度明显增加，所以烟气中蕴含的能量弹性差额也将显著提升，一旦工作中应力超过破坏条件的临界值，必然会引发严重的地压地质灾害。在对近年来常见灾害问题研究中可知，这类冲击地压地质灾害的发生位置集中在500m深度范围。并且由于煤矿开采深度不断增加，冲击地压地质灾害发生概率和影响强度也将不断提升。

2.3受开采顺序和方式影响

煤柱预留是井下作业时较为常见的开采作业方式，但在支承压力不断增加时，这也会导致冲击地压灾害发生概率提升。当煤柱预留较多的情况下，或是巷道掘进处于应力高度集中区域、对头或是平行进行两条巷道掘进时，冲击地压灾害都会处于高发状态。

3临地堑开采冲击地压防治技术

3.1应力在线监测方案

（1）监测系统作面采用KJ550应力在线监测系统，可根据设定指标自动判别监测点的冲击危险性，并进行应力预警。（2）布置方案回采期间应保证工作面超前不小于300m范围进行应力监测，根据工作面开采顺序自开切眼向南推采。工作面回采前，在上、下平巷超前向外布置应力测站，监测范围不小于300m，根据工作面推采向外随撤随安装。应力测站布置在巷道待采煤体帮部，开孔位置距底板0.5m~1.5m。上、下平巷自切眼向外20m处开始按强冲击危险区间距20m、中等冲击危险区间距30m布置1组测站进行采动应力监测。监测范围不小于300m，即布置不少于15组应力传感器，应力传感器布置在工作面开始回采前完成。

3.2卸压解危

在冲击地压局部卸压解危措施上，主要有爆破和非爆破2种形式。爆破就是使用炸药爆炸的能量降低岩层完整性，形成弱化垫层，降低应力集中程度。非爆破技术主要有大直径钻孔、水力致裂、水力割缝等技术，其卸压原理基本相同，主要是钻孔形成使用的动力源不同。砚北煤矿在多年防冲经验上提出了“主次有序、防消结合、重点加强”防治组织方法。针对采区及工作面冲击危险性及冲击力源类型，确定卸压解危方式的主次，编制防冲设计和防冲作业规程，明确各类防治技术方案重点，实现分区管理、分类防治，充分发挥不同卸压措施的卸压效果。在施工组织上，首先对工作面开展全面预卸压，在监测有冲击危险时，对危险区域采取解危卸压措施，实现“防消结合”。在预卸压工程施工时，对评价为强冲击危险区域，通过调整卸压参数强化卸压，卸压达不到预定效果时，采取多次往复卸压，确保卸压效果。在施工过程中，针对现场施工条件、压力显现情况不断变化，卸压解危措施参数亦要不断调整，防冲办（科）制定施工异常情况处置措施，针对调整参数编制《措施变更通知单》，提升卸压效果。

3.3支架荷载与地音联合观测技术

在大量实践工作中发现，冲击地压灾害发生位置相对集中，如顶板岩层位置出现断裂情况，其稳定性必然受到较大影响。在此背景下，专业观测工作就更需要尊重其运动规律，在观测工作推进期间，不断为后续工作的开展提供必要帮助，降低煤矿冲击地质灾害的发生概率。在预测工作进行中，最常见的技术手段是支架荷载和地音联合观测技术，在支架荷载方案的帮助下，工作人员可随时根据参数变化进行灾害预测和技术分析。在对该技术进行探究过程中，为保证煤矿企业获得更精准的数据支持，还应该联合实际情况进行冲击地压地质灾害的防治研究，防止因为灾害发生对后续工作造成的负面干预和影响，并为后续采矿工作的稳定推进提供必要帮助。

3.4煤层注水技术

利用优化煤岩力学性能进行卸压过程中，可以将高压水注入到煤层中，通过弱化煤层，消除围岩位置能量聚集的问题。也可以将应力计设置在应力集中位置处，在具体操作过程中，需要以工程试验为指导，降低应力集中的问题。也可以选择喷浆锚索锚网实施支护，以此来提高支护的效果。通过煤层注水来改变煤层物理特性，这样可以对冲击地压起到有效的防范作用，也能够起到良好的防尘效果。由于钻孔位置处会出现一定量的煤粉，同时煤体中还会出现裂纹，产生应力计松弛的情况，在补压处理后仍会存在一定的松弛现象，从而达到较好的卸压效果。

结束语

随着近年来社会经济水平和科学技术的稳定发展，煤矿领域中开采技术和灾害防治问题也成为了社会研究和关注的重点。在此期间，煤矿冲击地压地质灾害也成为了关注度最高的技术手段之一。在采矿工作推进期间，为确保冲击地压地质灾害得到有效预防，煤矿企业也需要加强对灾害问题的关注，在分析其灾害类型的基础上探究其影响因素，确保企业和工作人员充分认识现有施工问题，在有效掌握施工差异基础上，提出针对性防治方案和应对手段，希望对后续灾害防治工作的开展提供必要帮助。

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