矿井基建时期冲击地压的防治分析

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  摘要:冲击地压是一种极具破坏性的矿山活动,是对矿井生产安全威胁最严重的自然灾害之一,我国目前很多矿山的岩层都潜存着冲击地压现象,尤其是当煤矿开采的深度增加时,更容易发生灾害事故。矿井基建时期是矿井的基础建设阶段,并没有正式投入产矿,这个时期的防治冲击地压灾害尤为重要,为后面的矿产开采工作排除灾害风险。本文主要分析矿井基建时期如何做好冲击地压的防治工作。
  关键词:矿井基建;冲击地压;防治措施
  冲击地压指的是煤矿井巷周围的岩体发生弹性形变,不再处于受力平衡状态,弹性变形能突然向矿井内部急剧释放,损坏作业区域和矿道,是一种具有猛烈的破坏性特征的矿山动力现象,这种现象严重威胁着煤矿工人的生命财产安全,是破坏矿井作业重大灾害之一,有关部门必须要加以重视并及时防范。矿井基建时期是煤矿的基础建设阶段,更要重视冲击地压的防治。
  一、冲击地压产生的原因分析
  (一)矿山周围煤岩体的结构特征
  煤岩体的结构特征特别是顶板岩层结构,也影响着冲击地压的产生,尤其是矿山岩层中坚硬的砂岩顶板,这是由于顶板中容易累积较多的变形能,如果顶板发生位移或者破损,大量的变形能没有了阻碍,就会突然之间全部释放出来,产生剧烈的振动,岩石瞬间飞出并伴有大量的气浪,产生冲击地压,造成矿井人员伤亡,破坏矿道作业区域。
  (二)煤矿的开采深度和开采技术
  煤矿开采的深度越深,矿道周围的煤层受重力作用的影响,将承受更大的应力,岩层中积聚的变形能逐渐增多,更加容易产生冲击地压,发生岩爆和冲击。研究表明,当煤矿的开采深度小于350米时,发生冲击地压的可能性并不大;当开采深度在350米到500米之间时,发生冲击地压的可能性开始慢慢增加;当开采深度达到500以上时,煤岩层承受的应力急剧增大,这个时候极易产生冲击矿压。煤矿的开采技术也会影响到冲击地压的产生,如壁式的开采方式就比柱式的开采方式更容易减少冲击地压的产生[1]。
  (三)矿山周围煤岩体的物理学特性
  开采矿山周围的煤岩体自身所具有的物理学特性,也会引起冲击地压现象的发生。在常年的煤矿开采过程中可以发现,如果岩体自身的强度较高,作用在岩体上的引发冲击地压的应力却比较小,相反,如果岩体自身的强度较小,作用在岩体上的引发冲击地压的应力反而较大。也就是说,如果煤岩体较硬,即便是受到很小的应力,也容易频繁产生冲击地压,破坏作业空间。
  二、矿井基建时期防治冲击地压的措施
  我国目前刚刚通过审批的矿井,在进行采矿设计时,基本上没有涉及到冲击地压的防治工作,在开采过程中发生了冲击地压灾害时,治理起来较为困难,出现的问题难以得到有效解决。因此,矿井基建时期必须要重视防治冲击地压,下面谈谈防治冲击地压的措施。
  (一)仔细识别易发生冲击地压的矿井
  并不是所有的煤矿开采都会产生冲击地压灾害,需要在设计时仔细识别矿井周围的煤岩层,如果在勘探过程中发现矿井的顶板岩层结构具有冲击倾向性,这样的煤层就是有可能发生危险的冲击地压煤层,有这样煤层的矿井,我们称之为冲击地压矿井。所以,在矿井的基建过程中,首先要对新建矿井的地质进行仔细勘探,根据相关部门给出的勘测报告,对矿井做出冲击危险性评估,如果识别出是冲击地压矿井,就必须要做好相应的防治管理措施,比如在矿道开拓设计、矿山开采方法设计等方面疏导载荷应力,争取最大范围疏导载荷应力,减少应力集中的部位,降低冲击地压发生的可能性。
  (二)选择科学合理的采煤方法
  对具有冲击倾向性的冲击地压煤层进行采煤方法的选取,首先要布置好开拓巷道,勘测开采矿山的地应力分布方向,由此开拓巷道,以免应力集中在某一区域。在此基础上选择科学合理的采煤方法。实际上,无论是哪一种开采矿山的方法,都不能彻底解巷道中存在的冲击地压问题。多年的煤矿开采实践经验表明,在开采较厚的煤层时,采用分层开采不但使得两边巷道存在冲击倾向性,还令工作面也潜存着安全隐患,如果采用综放开采,则将顶煤变成了缓冲层,促使着应力向别处转移,分散了应力,有利于减少矿井工作面遭受冲击地压的损害[2]。
  (三)矿井基建设计
  第一,在矿道顶层设计开采缓冲层,缓解顶板承受的压力,减少顶板内变形能的积聚。第二,开拓巷道在设计时要沿着煤岩层布置,有效减少冲击地压灾害对巷道造成巨大的破坏。第三,在开采的过程中,各个区域必须严格按照前进式的顺序开采矿山,降低孤岛煤柱形成的可能性,绝对不能出现反程序开采,同时也要避免相向开采、孤岛开采。如果矿井中的煤层都具有冲击倾向性,在设计时要选择冲击倾向性比较弱的煤层作为巷道的保护层。
  (四)基建过程中的预防措施
  1.回采巷道施工
  第一,在施工过程中,如果发现矿道内的矿压较高,需要及时检测是否存在冲击地压,做到及时发现,及时采取防范措施,及时解决矿道内潜在的安全隐患,保证煤矿工人的生命安全。第二,在巷道内布置巷道矿压监测装置,时刻监测巷道周围岩体的变形情况。同时,要深刻掌握巷道内的岩层的支护方式。第三,回采时要注意不要使用金属刚性支架,应当采用锚杆支护,其自身的特性有助于保证巷道的稳定性[3]。
  2.工作面冲击地压的预防措施
  第一,在开采之前可以选取某一区域进行试采,通过检测顶板的变形情况,及时检测工作面潜在的冲击地压灾害,采用松动爆破等方式将工作面内积聚的能量释放出来,消除工作面的沖击地压危险。第二,选择抗冲击性较好的材料支护工作面,并将支柱用柔性较好的材料绑好,防止发生冲击地压时,支柱突然飞出造成人员伤亡。
  结束语
  冲击地压是煤矿开采过程中最为严重的灾害之一,很容易造成大量的人员伤亡,因此,冲击地压的防治工作必须引起重视。矿井基建时期是整个煤矿开采的基础建设时期,更加要做好冲击地压的防治工作,有利于减少以后开采中的安全隐患,保证矿井的安全。
  参考文献:
  [1]张振涛, 王光民. 矿井冲击地压防治探究[J]. 山东工业技术, 2017(10):110-110.
  [2]窦鹏晟. 矿井冲击地压防治技术研究[J]. 煤矿现代化, 2017(5):81-83.
  [3]丛新宇. 深部矿井冲击地压灾害防治[J]. 科学技术创新, 2018(14):48-49.
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