论文部分内容阅读
摘 要：当前时期，我国在煤矿冲击地压的防治上比较单一、局限、被动，缺少完善的防治技术体系。并且，因为煤矿冲击地压的种类存在差异性，即使矿井相同，其也存在不同的地质结构、采掘条件、采掘技术等，所以形成的冲击地压危险程度存在不同之处。鉴于此，需要实施有效、具体的煤矿冲击地压防止技术措施。为此，文章分析了煤矿击地压的种类以及煤矿冲击地压的防治技术策略，进而能够为防治冲击地压提供有效的科学根据和指导作用。
关键词：防治;技术;冲击地压;煤矿
掘进以及回采巷道较易形成煤矿冲击地压现象，这主要是因为岩巷冲击地压通常的体现方式是岩爆。可以说，冲击地压地质灾害经常形成于煤矿生产当中，其具备严重的破坏性和较强的突发性特点，冲击地压一旦发生，则会严重威胁煤矿生产工人的人身安全，以及严重破坏煤矿井下的设备仪器与一系列构筑物，从而形成严重的经济损失。鉴于此，有效地控制冲击地压的形成，要么是在其出现时最大程度地减小危害或损失，研究这个问题显得非常有必要。
1煤矿冲击地压的种类
结合原岩体存在的应力现状，一般划分冲击地压为三个种类：一是构造应力型，其受构造应力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成;二是重力型，其受重力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成;三是构造-重力型，其受构造应力和重力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成。
2煤矿冲击地压防治技术策略
基于形成冲击地压的机理能够划分为三种防治策略：一是在在围岩强度的提升中应用锚索和锚杆，以提高围岩承受应力的水平，从而使形成冲击地压的概率大大降低;二是在煤岩体物理性状的优化上应用主动支护手段，例如进行柔性支护（应用喷浆形式），也就是不禁止围岩存在范围较小的形变，进而卸载围岩的主要能量，进而体现先前卸压的目的;三是降低采动巷道对煤炭的制约，针对存在冲击地压隐患的矿井，尽可能不适用炮掘方式，而是应用综掘机方式，并且加速进行回采。基于形成冲击地压的机理，构建冲击地压构造的力学模型，探究此力学模型，明确其机理（耐受性良好、抗震动性强、防冲击效果好），在模型自承性能与变形、耗散与集聚应力、应力强度等环节各自体现为异样的三维特性，结合相关指标能够提供冲击地压形成机制的有效根据，且对煤岩集聚能量的形式做出证明，从而对煤矿冲击地压形成机制进行更加充分地认知。总之，结合研究的上述力学模型，能够由下面几点实施煤矿冲击地压的防治技术策略。
2.1在采掘煤矿过程中结合会形成冲击地压的实际状况进行具体研究，选用最为理想的采掘进度、回采计划、准备工作、拓展巷道方案等，尽量规避存在冲击地压隐患的范围或加速采掘速度，例如巷道掘进过程中尽可能地规避断层范围（集聚较大能量的）或存在松碎岩性的范围，在回采时应用迅速推进法。
2.2降低煤岩集中应力量。一是在采深较大或集中应力的硐室、工作面、巷道中打卸压孔，以防范瞬间形成的冲击地压。二是减小煤岩大范围矿压。可以应用无煤柱采掘技术，即对采区危险煤体或煤柱进行直接采掘，避免在进行采掘时受到相应煤柱的影响。也可以规避相邻层煤柱的波及区域，确保不受制约而形成冲击地压。还需要科学组织采掘次序，确保有序采掘，规避不科学采掘导致大范围内集中应力，需要防范掘进巷道或工作面的追采、对采。当今往往结合原理——应力三向化转移进行卸压，这样可以结合直径较大的钻孔对存在冲击地压隐患的部分范围卸压。直径较大的钻孔的应用会破坏巷道相应深度的围岩构造，从而使弱化带形成，从而导致巷道附近围岩的高应力转移至深部区域，进而导致巷道附近围岩处在低应力范围之内，在冲击形成的情况下，一方面，冲出的煤粉能够被直径较大的钻孔空间吸收，避免冲出煤体，另一方面，楔形的阻力带的形成基于卸压范围顶底板的闭合，从而可以避免煤体的冲出。
2.3煤岩物理特性的改变。一是将高压水注入煤层中，这样相应的弱面形成于煤岩当中，从而实现煤炭脆性的软化，降低围岩集聚很多能量的可能性。二是在集中应力范围放应力炮，從而体现降能以及卸压的效果。然而，务必结合相应工程经验以及理论指导，不然，不仅难以规避冲击地压的形成，而且还会使冲击地压的形成几率增加。三是实施联合支护（锚网锚索喷浆）方式，提高支护水平，以使围岩的自承性能提升，很好地规避由于围岩变化较大形成冲击地压的情况。当今，煤炭企业往往在煤层物理特性的改变中应用煤层注水的方式，这样一来，不但体现防尘的效果，而且可以实现理想的防冲效果。有关场地实践和分析证实，基于增加煤体湿度的影响下，煤体的冲击倾向和强度指数会减小。在安装应力计时往往存在煤粉湿润或钻孔有水的情况，以及煤体发育裂隙，应力计存在松弛情况，即使进行补压，也会形成松弛，这意味着软化之后的煤体可以实现相应的卸压效果。
2.4在预报预测冲击地压现象时安装有关的仪器设备。一是根据“确定多因素耦合的冲击地压危险法”以及“当量钻屑量原理”研制可以实时预警或不间断性监测冲击地压的应力动态监测系统（或实时监测预警系统）。该系统的基本原理在于钻孔围岩应力、岩层变化、钻屑量、支承压力之间存在的密切联系。结合对采掘仰头之后煤层塑化以及工作面前采动应力场的改变等特点，实时在线监测能够探究高应力范围和改变情况，从而实时预警预测冲击地压的危险情况。其中，巷道掘进可以应用有线式冲击地压监测系统充当冲击地压监测的主导设备。二是岩体破裂现象可以结合微震监测系统进行捕捉，并且该系统可以准确定位已经发生的现象。结合微震现象的分布特点明确支承压力的部位，从而结合煤壁和高应力区的位置关系局部性地预警冲击地压。
3结论
综上所述，冲击地压主要形成于集中应力的范围，而集中应力局部多样化的来源，这导致难以高效地防治冲击地压，结合各种力源实时有关的防治技术策略，可以很好地防范冲击地压的形成。防范冲击地压的技术主要是对底板以及煤层的卸压，卸压的技术是降低煤岩集中应力量、改变煤岩物理特性、在预报预测冲击地压现象时安装有关的仪器设备。相信在将来的煤矿企业生产和发展中，煤矿冲击地压的防治技术将更加完善和先进。
参考文献：
[1]潘一山，齐庆新，王爱文，肖永惠，陈建强，吕祥锋，徐连满，代连朋.煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术[J].煤炭学报，2020（05）：102-103.
[2]齐庆新，潘一山，李海涛，姜德义，舒龙勇，赵善坤，张永将，潘俊锋，李宏艳，潘鹏志.煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术[J].煤炭学报，2020（05）：85-86.
[3]齐庆新，李一哲，赵善坤，张宁博，郑伟钰，李海涛，李宏艳. 我国煤矿冲击地压发展70年：理论与技术体系的建立与思考[J].煤炭科学技术，2019（09）：147-148.
[4]齐庆新，潘一山，舒龙勇，李宏艳，姜德义，赵善坤，邹银辉，潘俊锋，王魁军，李海涛. 煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J].煤炭学报，2018（07）：65-67.
[5]王爱文，潘一山，李忠华，赵宝友.冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性[J].中国矿业大学学报，2018（01）：105-106.
作者简介：
韩洪举（1977.08-），男，山东邹城人，本科，技术员，研究方向：主要从事冲击地压方面的治理与研究。
李琳（1985.07.22-），男，汉族，山东邹城人，大专，技术员，研究方向：防治冲击地压。
（兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿，新疆 昌吉 831100）
关键词：防治;技术;冲击地压;煤矿
掘进以及回采巷道较易形成煤矿冲击地压现象，这主要是因为岩巷冲击地压通常的体现方式是岩爆。可以说，冲击地压地质灾害经常形成于煤矿生产当中，其具备严重的破坏性和较强的突发性特点，冲击地压一旦发生，则会严重威胁煤矿生产工人的人身安全，以及严重破坏煤矿井下的设备仪器与一系列构筑物，从而形成严重的经济损失。鉴于此，有效地控制冲击地压的形成，要么是在其出现时最大程度地减小危害或损失，研究这个问题显得非常有必要。
1煤矿冲击地压的种类
结合原岩体存在的应力现状，一般划分冲击地压为三个种类：一是构造应力型，其受构造应力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成;二是重力型，其受重力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成;三是构造-重力型，其受构造应力和重力制约，导致煤岩受到的应力超限，并且很多的能量集聚，一旦煤岩形成爆发脆性，则冲击地压形成。
2煤矿冲击地压防治技术策略
基于形成冲击地压的机理能够划分为三种防治策略：一是在在围岩强度的提升中应用锚索和锚杆，以提高围岩承受应力的水平，从而使形成冲击地压的概率大大降低;二是在煤岩体物理性状的优化上应用主动支护手段，例如进行柔性支护（应用喷浆形式），也就是不禁止围岩存在范围较小的形变，进而卸载围岩的主要能量，进而体现先前卸压的目的;三是降低采动巷道对煤炭的制约，针对存在冲击地压隐患的矿井，尽可能不适用炮掘方式，而是应用综掘机方式，并且加速进行回采。基于形成冲击地压的机理，构建冲击地压构造的力学模型，探究此力学模型，明确其机理（耐受性良好、抗震动性强、防冲击效果好），在模型自承性能与变形、耗散与集聚应力、应力强度等环节各自体现为异样的三维特性，结合相关指标能够提供冲击地压形成机制的有效根据，且对煤岩集聚能量的形式做出证明，从而对煤矿冲击地压形成机制进行更加充分地认知。总之，结合研究的上述力学模型，能够由下面几点实施煤矿冲击地压的防治技术策略。
2.1在采掘煤矿过程中结合会形成冲击地压的实际状况进行具体研究，选用最为理想的采掘进度、回采计划、准备工作、拓展巷道方案等，尽量规避存在冲击地压隐患的范围或加速采掘速度，例如巷道掘进过程中尽可能地规避断层范围（集聚较大能量的）或存在松碎岩性的范围，在回采时应用迅速推进法。
2.2降低煤岩集中应力量。一是在采深较大或集中应力的硐室、工作面、巷道中打卸压孔，以防范瞬间形成的冲击地压。二是减小煤岩大范围矿压。可以应用无煤柱采掘技术，即对采区危险煤体或煤柱进行直接采掘，避免在进行采掘时受到相应煤柱的影响。也可以规避相邻层煤柱的波及区域，确保不受制约而形成冲击地压。还需要科学组织采掘次序，确保有序采掘，规避不科学采掘导致大范围内集中应力，需要防范掘进巷道或工作面的追采、对采。当今往往结合原理——应力三向化转移进行卸压，这样可以结合直径较大的钻孔对存在冲击地压隐患的部分范围卸压。直径较大的钻孔的应用会破坏巷道相应深度的围岩构造，从而使弱化带形成，从而导致巷道附近围岩的高应力转移至深部区域，进而导致巷道附近围岩处在低应力范围之内，在冲击形成的情况下，一方面，冲出的煤粉能够被直径较大的钻孔空间吸收，避免冲出煤体，另一方面，楔形的阻力带的形成基于卸压范围顶底板的闭合，从而可以避免煤体的冲出。
2.3煤岩物理特性的改变。一是将高压水注入煤层中，这样相应的弱面形成于煤岩当中，从而实现煤炭脆性的软化，降低围岩集聚很多能量的可能性。二是在集中应力范围放应力炮，從而体现降能以及卸压的效果。然而，务必结合相应工程经验以及理论指导，不然，不仅难以规避冲击地压的形成，而且还会使冲击地压的形成几率增加。三是实施联合支护（锚网锚索喷浆）方式，提高支护水平，以使围岩的自承性能提升，很好地规避由于围岩变化较大形成冲击地压的情况。当今，煤炭企业往往在煤层物理特性的改变中应用煤层注水的方式，这样一来，不但体现防尘的效果，而且可以实现理想的防冲效果。有关场地实践和分析证实，基于增加煤体湿度的影响下，煤体的冲击倾向和强度指数会减小。在安装应力计时往往存在煤粉湿润或钻孔有水的情况，以及煤体发育裂隙，应力计存在松弛情况，即使进行补压，也会形成松弛，这意味着软化之后的煤体可以实现相应的卸压效果。
2.4在预报预测冲击地压现象时安装有关的仪器设备。一是根据“确定多因素耦合的冲击地压危险法”以及“当量钻屑量原理”研制可以实时预警或不间断性监测冲击地压的应力动态监测系统（或实时监测预警系统）。该系统的基本原理在于钻孔围岩应力、岩层变化、钻屑量、支承压力之间存在的密切联系。结合对采掘仰头之后煤层塑化以及工作面前采动应力场的改变等特点，实时在线监测能够探究高应力范围和改变情况，从而实时预警预测冲击地压的危险情况。其中，巷道掘进可以应用有线式冲击地压监测系统充当冲击地压监测的主导设备。二是岩体破裂现象可以结合微震监测系统进行捕捉，并且该系统可以准确定位已经发生的现象。结合微震现象的分布特点明确支承压力的部位，从而结合煤壁和高应力区的位置关系局部性地预警冲击地压。
3结论
综上所述，冲击地压主要形成于集中应力的范围，而集中应力局部多样化的来源，这导致难以高效地防治冲击地压，结合各种力源实时有关的防治技术策略，可以很好地防范冲击地压的形成。防范冲击地压的技术主要是对底板以及煤层的卸压，卸压的技术是降低煤岩集中应力量、改变煤岩物理特性、在预报预测冲击地压现象时安装有关的仪器设备。相信在将来的煤矿企业生产和发展中，煤矿冲击地压的防治技术将更加完善和先进。
参考文献：
[1]潘一山，齐庆新，王爱文，肖永惠，陈建强，吕祥锋，徐连满，代连朋.煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术[J].煤炭学报，2020（05）：102-103.
[2]齐庆新，潘一山，李海涛，姜德义，舒龙勇，赵善坤，张永将，潘俊锋，李宏艳，潘鹏志.煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术[J].煤炭学报，2020（05）：85-86.
[3]齐庆新，李一哲，赵善坤，张宁博，郑伟钰，李海涛，李宏艳. 我国煤矿冲击地压发展70年：理论与技术体系的建立与思考[J].煤炭科学技术，2019（09）：147-148.
[4]齐庆新，潘一山，舒龙勇，李宏艳，姜德义，赵善坤，邹银辉，潘俊锋，王魁军，李海涛. 煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J].煤炭学报，2018（07）：65-67.
[5]王爱文，潘一山，李忠华，赵宝友.冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性[J].中国矿业大学学报，2018（01）：105-106.
作者简介：
韩洪举（1977.08-），男，山东邹城人，本科，技术员，研究方向：主要从事冲击地压方面的治理与研究。
李琳（1985.07.22-），男，汉族，山东邹城人，大专，技术员，研究方向：防治冲击地压。
（兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿，新疆 昌吉 831100）