巴彦那木拉

摘要：冲击地压作为煤矿开采过程中的发生的特殊矿山动力事件，不仅阻碍煤矿开采进度和开采效率，还会对工作环境的安全性产生了极大的危害，除此以外，由冲击地压引发的瓦斯突出、煤层自燃、冒顶等事故层出不穷，井下施工人员的人身安全无法得到保障。我国目前煤矿开采的强度不断加大，随着开采深度不断增加，冲击地压的频率和强度也随之增强。本文阐述了开采过程中冲击地压发生的原因和特征，并介绍了几种常见的冲击地压防治技术。

关键词：煤矿采掘;冲击地压;防治技术;应用

引言

随着我国的经济不断发展，对于能源的需求量也水涨船高，因此加大矿井开采力度是必由之路，但是由于矿井开采深度的加大，煤矿冲击地压的影响不容小觑，对开采效率和工作人员的生命安全都产生了危害。煤矿的开采深度和冲击地压的频率次数之间呈正相关，即随着开采力度的加大，冲击地压的影响还会持续扩大。煤矿开采事业本身就具备一定的危险性，需要做好充分的安全保障和预防，因此为了确保开采过程顺利安全，尽最大可能提升开采质量，保障工作人员人身安全，就必须重视技术研究，充分了解冲击地压形成特征，采取针对性的防治技术。

1冲击地压的表征和破坏机理

冲击地压又称“岩爆”，在发生时通常伴随着巷道、采煤工作面周边岩体结构破坏甚至垮落的现象，同时伴有巨大的震動、爆炸的声响，对煤矿开采支架、工作面造成巨大损失，严重阻碍了煤矿开采的进度。这些表面特征的形成是由一系列复杂的内部变化带来的，煤矿开采本身为了保持稳定性，需要保证采煤工作面周边的应力稳定，但在受到冲击之后，稳定的应力产生变动，周边压力降低，原有应力受力结构转变为多维形态。应力波动发生变化之后，煤矿开采周边工作面出现软弱层，其脆性导致内部结构在受到力的冲击之后极易破碎。破碎的煤岩体成为了危险品，在力的作用下呈现抛物线运动，冲击地压事故也随之发生。

2冲击地压形成原因

2.1理论原因

关于冲击地压形成的原因，目前被广泛接受的主要有四个理论：（1）强度理论。强度理论是以煤岩体自身的应力大小作为基础，认为其承受的压力大于承受限度时，冲击地压也随之发生。（2）能量理论。能量理论以能量作为主要基础，将冲击地压的产生归结于煤矿开采周边煤岩体释放的放量过大。这种理论是有依据的，由于我国的开采力度逐渐增强，原有的开采平衡遭到破坏，释放的能量往往高于煤岩体自身消耗的能量。（3）冲击倾向理论。冲击倾向理论将煤岩体本身的破坏力纳入考虑，该理论的研究对于数据要求较高，需要采集冲击地压可能度的数据进行分析。（4）组合理论。冲击地压的形成往往不是由于其中一个原因造成的，分析目前国内发生的冲击地压情况，我国的煤矿采集难度大，主要是由于煤岩体周边强度大，内部结构脆性高，因此冲击地压的发生多由以上几种理论组合形成[1]。

2.2发生原因

冲击地压通常和煤矿开采深度成正比，分析我国冲击地压发生的案例，可以发现，当煤矿开采深度达到-500m水平，600m垂直深度时，发生冲击地压的危险系数大大增强。冲击地压的发生通常是建立在应力发生改变的基础上，应力剧烈波动的同时，源动力也不断增强，冲击地压就随之发生。应力的来源主要来自于煤岩体开采上方的坚硬岩层，未开采时坚硬岩层的厚度可达几十米，随着开采强度不断加大，深度不断加深。岩层裸露面积增大，砂岩层发生下沉，砂岩层下沉对周边带来的集中应力和煤岩体开采过程中不断释放的能量共同形成了冲击压力。

3煤矿采掘过程中冲击地压防治技术的应用

3.1应力监测技术

应力监测技术主要是通过科技手段对煤岩体开采周边应力进行监测，从而判断冲击压力发生的可能性和冲击性。（1）钻屑率指标法。通过使用小钻头对煤岩体开采周边岩层打孔判断出屑量完成，出屑量的多少和出屑状况可以显示煤岩层内部应力分布，从而判断冲击地压的危险系数和发生地点[2]。（2）工程地震探测法。人们可以通过地震波的传播速度、传播时间、传播特点等判断煤岩体周边环境的应力分布，以及发生冲击地压的可能性。为保障安全性和稳定性，通过人工的方式形成可控小型地震。（3）地音、微震检测法。微震和低音的传播表征也能够起到判断冲击地压的作用。通过设备发出低音、微震，采集声音传播速率判断冲击地压的冲击性。（4）综合测定法。即将以上三种方法进行糅杂，通过各式各样的组合来起到更好的检测效果[3]。

3.2钻孔卸压防治技术

钻孔卸压技术的核心要点，就是对煤岩体周边进行钻孔，通过破坏周边岩体来释放高压、高应力，避免由于应力集中而导致冲击地压。煤层卸压钻孔过程中，需要确定钻孔区域、深度、直径、间距等参数要求。之后要重点做好煤层卸压钻孔布置工作，比如在对掘进巷道工作面来说，如果是弱等和中等冲击危险区，一般需要1或2个钻孔，如果是强冲击危险区，就需要“三花”布置3个钻孔;对于回采巷道来说，需要依据煤柱护巷工作面宽度，进行卸压钻孔的具体设计。另外，还要做好解危钻孔方面的施工。

3.3卸压爆破技术

卸压爆破技术对爆破环节的要求较高，因为在煤岩体周边进行定点爆破容易造成垮落、坍塌的危险，因此必须在爆破前对开采状况、煤层受力结构等进行充分探查。卸压爆破有两个主要作用，首先通过定点爆破可以释放煤岩体的能量，降低冲击地压的危险系数，其次通过卸压爆破可以有效地在煤岩体周边形成裂缝，改变煤层受力结构，起到分散应力、降低弹性强度和工作面回采时顶板充分垮落的作用。在进行卸压爆破之前，要做好充分的勘探工作，可以通过钻屑法检测煤岩体周边环境，提前做好爆破布置，预先制定后续处理计划[4]。

3.4煤层注水技术

煤层注水技术操作难度低，是目前我国煤矿开采过程中防范冲击地压最广泛的防治技术之一。煤层注水主要包括顶板、压注两种常见方法，通过对注水周期的合理把控，利用煤层本身的孔隙和透水性，改变煤层受力结构，降低煤层内部能量释放和继续弹性，起到增加塑性、分散应力、提高承受强度的作用，从根本上降低了冲击地压发生的可能性。煤层注水技术最大的优势在于可以通过机械操作替代人工，很大程度上增加了安全性和稳定性，保障了工作人员的人身安全。

结语

煤矿开采行业作为我国的支柱产业，对我国经济发展起着至关重要的作用。冲击地压作为煤矿开采过程中的一种常见灾害，极大地阻碍了煤矿开采的进度，甚至可能危害到工作人员的人身安全。为了促进煤矿开采可持续发展，我国应当采取针对性的解决措施，针对冲击地压可能发生的原因进行重点防治。

参考文献：

[1]温忠党，刘延威.煤矿冲击地压防治措施研究[J].内蒙古煤炭经济，2019（07）：125.

[2]姜耀东，赵毅鑫.我国煤矿冲击地压的研究现状：机制、预警与控制[J].岩石力学与工程学报，2019（4）：21-24.

[3]孙文革.煤矿冲击地压防治技术探讨[J].山东煤炭科技，2019（3）：85-86.

[4]王庆池，刘峰.煤矿冲击地压的危害及其防治保护措施[J].科技视界，2020（16）：49.