探讨煤矿采掘冲击地压防治技术

探讨煤矿采掘冲击地压防治技术

强明凯

陕西华彬煤业股份有限公司  陕西咸阳  713500

摘要：煤矿作为我国能源工业的支柱，其安全生产一直备受关注。然而，煤矿采掘冲击地压问题长期困扰着煤矿企业和工作人员。煤矿采掘冲击地压是煤矿生产中常见的矿山动力现象，严重威胁着矿工的生命安全和矿山的稳定生产。本文旨在探讨煤矿采掘冲击地压的形成机制、防治技术以及防治策略，以期为煤矿安全生产提供有力支持。

关键词：煤矿采掘；冲击地压；防治技术

引言：冲击地压是指在煤矿采掘过程中，由于地下矿体开采导致的地层变形和应力释放，从而引发的地质灾害。冲击地压不仅会导致矿井巷道的坍塌和瓦斯突出等危险，还会对矿工的生命安全和矿山的生产稳定构成威胁。为了有效应对煤矿采掘冲击地压问题，煤矿企业和科研人员一直在不懈努力，提出了多种防治技术和策略。这些技术和策略的研究与应用，为煤矿安全生产提供了有力保障。

一、煤矿采掘冲击地压的形成机制

在煤层开采过程中，由于矿体的移除，上部岩层将会承受更大的重力，导致岩层移位和重新平衡。这种应力重新分布会导致一定的能量累积在某些关键部位，尤其是在煤层与固岩的交界处。当这些累积的能量超过岩体的承受能力时，就会迅速释放，形成冲击地压。此外，矿井深度、煤层的厚度、岩体的结构及其物理性质也是冲击地压形成的关键因素。深层矿井由于受到更大的地应力，更容易产生冲击地压。同时，岩体的物理性质，如断裂韧性、弹性模量和内聚力，也直接影响冲击地压的产生。岩体中存在的原始裂隙和弱带会成为能量释放的路径，加剧冲击地压的效果。

二、煤矿采掘冲击地压的防治技术

1、卸压爆破技术

卸压爆破技术在煤矿采掘中的应用，旨在通过有计划、有序地引爆矿体，达到预先释放应力、控制或减轻冲击地压发生的可能性。在实际应用中，卸压爆破技术首先需要对预期采掘区域的地应力分布进行详细测量和分析，以确定高应力集中区域的位置和范围。接着，根据这些数据，设计爆破参数，如爆破孔的布置、深度、爆药荷载、点火时序等，确保爆破效果最大化。随后，进行实际的爆破作业。这一过程要求专业的操作团队和精确的设备支持，确保爆破精确且安全。此外，卸压爆破后，还需进行岩体稳定性的再次评估，确保煤矿采掘过程中冲击地压的风险得到了实质性的降低。

2、岩体支护技术

岩体支护技术旨在通过物理手段维护矿井的稳定性，预防或减轻冲击地压所带来的危害。采用合适的岩体支护措施可以显著降低冲击地压产生的可能性，确保矿工的安全和采掘作业的连续性。岩体支护技术的核心是采用强度适中、延展性好的材料和结构，如锚杆、喷浆、网格、拱架等，为岩体提供有效的固定和加固。这些支护措施能够分散和吸收地下岩体的移动和变形所产生的应力，从而防止或减轻岩体的突然失稳和塌陷。在选择和设计岩体支护措施时，必须考虑到多种因素，如地下岩体的性质、应力状况、采掘深度和方法等。此外，也要定期对已安装的支护措施进行检查和维护，确保其在长时间的采掘过程中仍然能够发挥预期的作用。

3、高效切割技术

高效切割技术为煤矿采掘带来了革命性的变化，这种技术通过对煤层进行精准、连续的切割，能够有效降低由于煤层的突然释放和断裂而导致的冲击地压。切割过程中产生的连续、细小的煤屑，与传统的破碎方法相比，更能确保煤层的整体稳定性。高效切割技术采用特殊的刀具和装备，如钻头和链锯，可以在短时间内对煤层进行高速切割。这不仅提高了采掘效率，还减少了由于机械冲击和振动导致的岩体应力累积。此外，这种技术还可配合实时的监测系统，对煤层的应力分布和变化进行实时跟踪，从而提前预测并避免可能的冲击地压事件。采用高效切割技术，煤矿企业不仅能够提高生产效率，还能降低冲击地压相关的风险。

4、监测预警技术

监测预警技术在煤矿采掘中的应用是一项关键且不可或缺的措施，旨在及时发现并预测冲击地压的发生，以便采取相应的措施降低其危害。这一技术包括地下应力监测、岩层位移监测、微震监测、电磁辐射监测等多种手段，通过实时收集、分析和解释地下岩体的相关数据，为决策者提供有力的依据。地下应力监测是监测预警技术中的重要组成部分，它可以帮助矿山管理者了解地下岩体的应力状态，尤其是高应力区域的情况。这样的信息可以用于调整采矿进度、采矿布局等，以减少应力积累和冲击地压的风险。同时，岩层位移监测可以实时跟踪岩体的移动和变形，及时预警可能的危险情况。微震监测则可以捕捉到冲击地压事件的前兆信号，提前发出警报，让矿工有足够的时间采取安全措施。

三、煤矿采掘冲击地压的防治策略

1、配备先进的防治设备

为有效防治煤矿冲击地压，煤矿企业需要配备先进的防治设备。这些设备不仅可以提高作业效率，还可以增强煤矿安全性。例如，智能化监测系统可以实时监测地下岩体的应力和位移，提前预警潜在的冲击地压风险。另外，企业可以选择更加高效的切割设备，如现代化的采煤机。这些设备具有精确的控制系统，能够实现精准的煤层切割，减少了地下空间的变形和应力积累。它们还可以适应不同采煤工况，包括高应力地区，提高了采煤效率，同时减轻了冲击地压的风险。

2、加强人员教育与培训

煤矿工作人员需要具备足够的知识和技能，以应对潜在的地压风险，确保能够在危险环境下安全操作。因此，企业要加强工作人员的教育与培训。培训内容应包括地压形成机制的理解，冲击地压的特征，以及应对地压事件的紧急措施。工人需要学习如何使用现代化的防治设备，如智能监测系统。此外，工人还需要了解采矿方法的影响，以及如何选择和实施适当的采矿技术，以减少地压风险。培训不仅要涵盖理论知识，还应包括实际操作的技能培训。这可以通过模拟演练和实地训练来完成。工人需要了解如何正确安装和使用支护设备，以及如何进行岩层监测和数据分析。培训还应强调安全意识和团队协作，鼓励工人之间的互助和沟通，以应对潜在的紧急情况。

3、优化采矿设计与布局

为了更有效地防治煤矿冲击地压，必须对采矿设计和布局进行优化。这涉及到如何选择采煤工艺、确定矿井进退方向以及合理规划开采区域，以减轻地压的影响。不同的采煤工艺对地压的影响不同。有些工艺可能会增加地压的危险性，因此，采煤工艺应根据矿层的特点和地质条件来选择，以最小化地压的风险。其次，矿井的进退方向也需要谨慎选择。合理的进退方向可以减少地压的累积效应，降低地压的危险性。此外，矿井布局应考虑到地下岩体的应力分布，合理安排巷道和开采区域，以减轻地压的影响。

结束语：综上所述，在冲击地压的防治方面，卸压爆破技术、岩体支护技术、高效切割技术和监测预警技术等多种技术手段都发挥了积极作用。与此同时，配备先进的防治设备、加强人员教育与培训、强化监管、优化采矿设计与布局、融合多个学科等多种综合策略的应用也对冲击地压的防治起到了重要作用，能够有效确保煤矿采掘安全、稳定的运营。

参考文献：

[1]吕甲鹏,林飞,屈英,赵文元,郭敏杰,焦宏强.华亭煤矿采掘工作面应力集中区域冲击地压防治技术[J].陕西煤炭,2023,(05):73-77.

[2]常秋鹏,刘更庆,葛祥吉.煤矿冲击地压防治技术讨论[J].当代化工研究,2023,(17):96-98.

[3]潘一山,宋义敏,刘军.我国煤矿冲击地压防治的格局、变局和新局[J].岩石力学与工程学报,2023,(09):2081-2095.

[4]付海月.煤矿冲击地压防治技术研究与应用[J].内蒙古煤炭经济,2023,(11):145-147.