论文部分内容阅读
[摘 要]随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。冲击矿压作为一种特殊的矿压显现形式，已成为煤矿开采特别是深部开采矿井的主要灾害，严重威胁煤矿的安全生产。
[关键词]冲击地压；形成因素；防治技术
中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0006-01
[Abstract]with the increase of mining depth， the harm of percussive ground pressure will be more prominent. Rock-burst as a special form of mine pressure appear， has become the main coal mining， especially in deep mining coal mine disasters， serious threat to coal mine safety production.
[Key words]rock-burst； Form factor； Prevention and control technology
一、某某矿井概况
某某煤矿是受冲击地压威胁严重的矿井，2001年1月投入生产，井田面积16.66km2，矿井地质构造复杂，采煤方法为条带式综采放顶煤，核定生产能力为220万吨/年。
二、冲击地压发生的影晌因素
（一）地质因素
1.开采深度。开采深度的加大使地应力值增加。一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。总的趋势是随采深增加，冲击危险性增加。
2.地质构造。如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。煤层倾角和厚度局部突然变化地带，实际是局部地质构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。
3.煤岩结构及性能
坚硬、厚层、整体性强的顶板（老顶），易形成冲击地压；直接顶厚度适中、与老顶组合性好、不易冒落，冲击危险较大；煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向较强。
（二）开采技术因素
开采多煤层时，任何造成应力集中的因素，均对防治冲击地压不利。如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等；从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优于水采，直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法；煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。国内外大量实践表明：冲击地压往往伴随着井下生产过程的某些工序（如爆破、冒顶、采煤等）而发生，这些因素称为诱导因素。诱导因素本身的能量可能很小，但其诱发冲击地压而释放的能量及其破坏性却很大。因而，诱导因素也是发生冲击地压的一个不可忽视的因素。
三、某某煤矿冲击地压发生的原因分析
某某煤矿主采煤层为二叠系山西组3煤，平均煤厚8.5m。根据煤层冲击倾向性鉴定，3煤为强冲击倾向性煤层，其顶底板为弱冲击倾向性岩层。通过对钻孔资料分析来看，3煤上覆高位有数层超过70m厚的坚硬岩层。经专家分析，巨厚坚硬岩层的弯曲、断裂是形成矿震的根源。
实践表明，在自然地质条件上，除褐煤以外的各煤种，采深从200m～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等，都发生过冲击地压；在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面，不论水采、炮采、普采或是综采，采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法，是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采，都发生过冲击地压。
四、冲击地压防治针对技术措施
1.监测监控方面
SOS微震监测系统与冲击地压实时监测系统两套监测系统相互补充，对全矿井及工作面的动力灾害进行监测预警，判断危险区域，预报发生冲击地压的可能性。依据以上两种监测方式判定出危险区域后，再利用打钻孔的方式进一步检验应力集中程度，检验采用Φ94mm钻孔施工，量取前15m段每米的煤粉量，根据钻粉率指数法进一步准确判定危险程度。
另外，采煤工作面超前60m范围，以及掘进迎头、两帮定期进行煤粉检验，发现应力集中立即采取治理措施。
2.钻孔卸压
通过在巷道两帮超前打直径110mm、间距1～3m、深20m的覆盖式卸压孔，在巷道周边形成有效的保护带，然后根据监测情况对危险区域有针对性的进行二次或多次钻孔卸压。
3.加强两巷支护
加强超前支护保障冲击时巷道不出现大变形，同时保护人员和设备。回采工作面加密、加长超前支护，采用大缸径悬浮式单体支柱，使用防溜柱装置、防冲底撑木、防冲拉杆连锁，防止发生冲击时支柱歪倒；掘进巷道进一步增强锚网索支护强度等都是基于强支护的防冲理念而进行的工作。
4.突出巷道主动支护
采取加大巷道断面，突出主动支护的方式缓解巷道变形、防范冲击灾害。通过调整锚杆、锚索的布置形式和间排距，严格控制每根锚杆（索）的安装应力，精确设定让压载荷，充分发挥每根个体锚杆（索）的作用，防止锚杆（索）早期破断，达到共同支护围岩的作用。
五、防治冲击地压的其他有效手段
1.优化采掘布局，从源头上避免形成应力集中区。
省内外多起冲击地压事故证实，在布局不合理的应力集中区进行采掘活动，极易发生冲击事故。某某煤矿通过优化采掘设计，精确计算工作面采宽和留宽，巷道布置在应力集中区以外，并合理安排采掘顺序，避免相向作业，同向推进的工作面保持一定的错距等，降低了防冲难度。
2.突出采煤工作面初采、收尾期间的防冲管控。
吸取同类型矿井初采及收尾时发生冲击地压的教训，在切眼掘进期间即对周边巷道进行充分卸压，尤其是受断层切割的三角区，消除构造应力，确保初采安全；工作面收尾期间在对超前应力波及区域两帮、底煤进行充分卸压、在对巷道加固的基础上，利用微震、应力在线监测和钻粉检验方法，对采场应力变化情况进行有效监控。
3.实现卸压工作由回采期间向掘进期间的转变。
回采巷道两帮覆盖式钻孔卸压工作紧跟掘进头施工，在工作面投产前基本完成，以及全煤掘进巷道迎头的超前煤粉检测和重点迎头的大钻孔超前卸压，降低掘进过程动力灾害的发生。
4.防冲治理手段多样化
根据施工地点的工作条件，对丢底煤区域实施钻孔卸压、爆破卸压，并灌水松动煤体，消除底煤冲击隐患。并积极走出去、请进来，借鉴防冲先进矿井更加有效的新措施、新工艺。
结束语
随着矿井开采范围的扩大，开采深度的加深以及开采难度的加大，地质条件和开采条件越来越复杂，冲击矿压灾害日趋严重。通過对冲击矿压发生机理的研究分析，采取综合性的防治措施，在现有的技术水平下对冲击矿压认真地进行测定和预测工作，对具体情况采取有效地防治措施，从而有效降低冲击矿压发生的次数和强度，避免或减少冲击矿压带来的伤害事故，保证矿井的安全生产。
作者简介
郑中明（1986.10—），男，大学本科，工程师，2010年毕业于山东科技大学采矿工程专业。
[关键词]冲击地压；形成因素；防治技术
中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0006-01
[Abstract]with the increase of mining depth， the harm of percussive ground pressure will be more prominent. Rock-burst as a special form of mine pressure appear， has become the main coal mining， especially in deep mining coal mine disasters， serious threat to coal mine safety production.
[Key words]rock-burst； Form factor； Prevention and control technology
一、某某矿井概况
某某煤矿是受冲击地压威胁严重的矿井，2001年1月投入生产，井田面积16.66km2，矿井地质构造复杂，采煤方法为条带式综采放顶煤，核定生产能力为220万吨/年。
二、冲击地压发生的影晌因素
（一）地质因素
1.开采深度。开采深度的加大使地应力值增加。一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。总的趋势是随采深增加，冲击危险性增加。
2.地质构造。如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。煤层倾角和厚度局部突然变化地带，实际是局部地质构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。
3.煤岩结构及性能
坚硬、厚层、整体性强的顶板（老顶），易形成冲击地压；直接顶厚度适中、与老顶组合性好、不易冒落，冲击危险较大；煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向较强。
（二）开采技术因素
开采多煤层时，任何造成应力集中的因素，均对防治冲击地压不利。如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等；从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优于水采，直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法；煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。国内外大量实践表明：冲击地压往往伴随着井下生产过程的某些工序（如爆破、冒顶、采煤等）而发生，这些因素称为诱导因素。诱导因素本身的能量可能很小，但其诱发冲击地压而释放的能量及其破坏性却很大。因而，诱导因素也是发生冲击地压的一个不可忽视的因素。
三、某某煤矿冲击地压发生的原因分析
某某煤矿主采煤层为二叠系山西组3煤，平均煤厚8.5m。根据煤层冲击倾向性鉴定，3煤为强冲击倾向性煤层，其顶底板为弱冲击倾向性岩层。通过对钻孔资料分析来看，3煤上覆高位有数层超过70m厚的坚硬岩层。经专家分析，巨厚坚硬岩层的弯曲、断裂是形成矿震的根源。
实践表明，在自然地质条件上，除褐煤以外的各煤种，采深从200m～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等，都发生过冲击地压；在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面，不论水采、炮采、普采或是综采，采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法，是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采，都发生过冲击地压。
四、冲击地压防治针对技术措施
1.监测监控方面
SOS微震监测系统与冲击地压实时监测系统两套监测系统相互补充，对全矿井及工作面的动力灾害进行监测预警，判断危险区域，预报发生冲击地压的可能性。依据以上两种监测方式判定出危险区域后，再利用打钻孔的方式进一步检验应力集中程度，检验采用Φ94mm钻孔施工，量取前15m段每米的煤粉量，根据钻粉率指数法进一步准确判定危险程度。
另外，采煤工作面超前60m范围，以及掘进迎头、两帮定期进行煤粉检验，发现应力集中立即采取治理措施。
2.钻孔卸压
通过在巷道两帮超前打直径110mm、间距1～3m、深20m的覆盖式卸压孔，在巷道周边形成有效的保护带，然后根据监测情况对危险区域有针对性的进行二次或多次钻孔卸压。
3.加强两巷支护
加强超前支护保障冲击时巷道不出现大变形，同时保护人员和设备。回采工作面加密、加长超前支护，采用大缸径悬浮式单体支柱，使用防溜柱装置、防冲底撑木、防冲拉杆连锁，防止发生冲击时支柱歪倒；掘进巷道进一步增强锚网索支护强度等都是基于强支护的防冲理念而进行的工作。
4.突出巷道主动支护
采取加大巷道断面，突出主动支护的方式缓解巷道变形、防范冲击灾害。通过调整锚杆、锚索的布置形式和间排距，严格控制每根锚杆（索）的安装应力，精确设定让压载荷，充分发挥每根个体锚杆（索）的作用，防止锚杆（索）早期破断，达到共同支护围岩的作用。
五、防治冲击地压的其他有效手段
1.优化采掘布局，从源头上避免形成应力集中区。
省内外多起冲击地压事故证实，在布局不合理的应力集中区进行采掘活动，极易发生冲击事故。某某煤矿通过优化采掘设计，精确计算工作面采宽和留宽，巷道布置在应力集中区以外，并合理安排采掘顺序，避免相向作业，同向推进的工作面保持一定的错距等，降低了防冲难度。
2.突出采煤工作面初采、收尾期间的防冲管控。
吸取同类型矿井初采及收尾时发生冲击地压的教训，在切眼掘进期间即对周边巷道进行充分卸压，尤其是受断层切割的三角区，消除构造应力，确保初采安全；工作面收尾期间在对超前应力波及区域两帮、底煤进行充分卸压、在对巷道加固的基础上，利用微震、应力在线监测和钻粉检验方法，对采场应力变化情况进行有效监控。
3.实现卸压工作由回采期间向掘进期间的转变。
回采巷道两帮覆盖式钻孔卸压工作紧跟掘进头施工，在工作面投产前基本完成，以及全煤掘进巷道迎头的超前煤粉检测和重点迎头的大钻孔超前卸压，降低掘进过程动力灾害的发生。
4.防冲治理手段多样化
根据施工地点的工作条件，对丢底煤区域实施钻孔卸压、爆破卸压，并灌水松动煤体，消除底煤冲击隐患。并积极走出去、请进来，借鉴防冲先进矿井更加有效的新措施、新工艺。
结束语
随着矿井开采范围的扩大，开采深度的加深以及开采难度的加大，地质条件和开采条件越来越复杂，冲击矿压灾害日趋严重。通過对冲击矿压发生机理的研究分析，采取综合性的防治措施，在现有的技术水平下对冲击矿压认真地进行测定和预测工作，对具体情况采取有效地防治措施，从而有效降低冲击矿压发生的次数和强度，避免或减少冲击矿压带来的伤害事故，保证矿井的安全生产。
作者简介
郑中明（1986.10—），男，大学本科，工程师，2010年毕业于山东科技大学采矿工程专业。