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[摘 要]在我国,煤矿冲击底压的现象频繁出现,不仅对煤矿职工的生命造成了巨大的威胁,而且对企业和资源造成了重大损失。本文主要分析了冲击地压的产生因素,提出了相关的预测与防治措施,探讨冲击地压的防治实践效果。
[关键词]煤矿冲击地压;预测与防治
中图分类号:TU585 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)37-0333-01
冲击地压又被称为岩爆是指矿井井巷或工作面周围的岩体,由于弹性变性能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。冲击地压常伴随者巨大的声响和强力的冲击波,有岩体被抛出,在一定范围内可以感到很强的震感,带有很大的破坏性,是常见的煤矿灾害之一,对井下工作人员的生命造成了严重威胁。本文主要分析了我国煤矿冲击地压的主要地区的地形,总结出了冲击地压出现时的特点,以此提出了预测和防止策略。
一、冲击地压的概况
1.我国冲击地压的分布和地质因素分析
在我国,冲击地压的地区主要分布在山东省、黑龙江省、江苏省等,冲击地压的出现给我国煤矿安全生产造成了严重的威胁。地质因素对冲击地压的产生又很大的影响,主要包括坚硬厚层顶板、地质构造、大倾角等,特别是坚硬厚层顶板对冲击地压产生的影响较大,一旦弹性变形势能聚集到一定程度会变成更为猛烈的冲击将爆发力释放出来,进而导致了冲击地压的出现。
冲击地压一般出现在采煤工作面、掘进面和回采巷道,其中回采巷道发生冲击地压的概率较高。在采掘的过程中,由于采用了综采和综放,机械支架能够对冲击地压的势能产生抵消作用,进而保证了采煤工作面的安全性和稳定性,同时也提高了采煤率。但是在掘进面和回采巷道中,随着挖掘的不断深入,瓦斯出现的概率也会越来越高,增加了冲击地压出现的概率,危及了井下工作人员的人身安全。
2.冲击地压的主要特点
突发性:即在冲击地压产生之前并没有明显的征兆,突如其来,时间短暂,令人难以防范;振动性:在冲击地压产生过程中,会伴随着非常强的震动和声响,处在其中的人和设备会被弹起;破坏性极强:冲击地压能够将巷道的支架破坏,使巷道堵塞,被迫放弃煤矿,高震级的冲击波会还能够影响到地面建筑,甚至诱发地震,造成更大的人员伤亡和财产损失。
二、冲击地压的监测措施
冲击地压的监测是指利用高科技电子设备监测矿井内动态演化所显示出的特征、现象,通过这些现象判别有无冲击地压危险的发生。冲击地压监测能够随时掌握冲击地压发生的低点、强度等信息,结合矿井内高应力区的分布还可以预测冲击地压低点的出现低点、危险程度等,能够及时组织施救,降低人员伤亡。常见的监测措施有微震法和地音法。
1.微震监测法
微震是指岩体破裂的发生、发展和贯通等动力现象,有天然微震和采矿微震之分,利用微震监测仪监测到的威震活动被称为微震事件,一般的微震事件包括微震发生的时间、地点和强度等。微震监测的原理是通过微震网络现场实施监控,一旦发生威震就能够较为准确地显示出威震的位置、计算威震释放的能量和统计威震活动频率,通过对这些信息的评价,对冲击地压的危险性做出较为准确的预估。
2.地音监测法
一些材料受到外力的作用会发出超音频范围的弹性波。地音是指煤岩体在受到外力作用时的声发射现象。在煤岩体遭到破坏或者变形的过程中会释放弹性能,进而产生声发射。含有裂隙的煤岩体内外部的应力场和强度不同,外力的作用使其局部变得极不稳定,随着负荷的增加,裂隙贯通、扩展,并释放能量,进而发声。可见,声发射的强弱反应了煤岩石被破坏时能力释放的强弱,据此,可以通过监测声发射判断煤岩体破坏信息,进而监控出冲击地压的危险程度。
三、冲击地压的防治措施
1.加強对从业人员的培训
矿压培训的基础知识包括矿压的影响因素、发生条件、易发生地点、发生时的现象、防护措施等,同时还要进行采掘作业规程、岗位操作规程等方面的教育,增强他们的自我保护意识。另外,对矿压防治对的人员还要进行检测预警知识培训、防范措施培训等,同时还要让他们掌握各项防范措施,检测技术的原理、作用、步骤和方法等。通过培训能够有效提高矿压防治工作的准确性和效率性,在处理危险时能够独立操作、及时开展、有效处理。另外,还要在防治实践中加强学习和研究,不断总结经验教训,努力提高数据分析和判断能力。
2.掌握科学的地质参数
要掌握的地质参数有煤层性质、煤层顶底板性质、地质构造等。煤层性质主要包括煤的强度、弹性等力学性质,煤的厚度、含水率等物理性质。煤层顶底板性质包括覆盖在煤层上岩层的厚度、冲击倾向性等。地质构造主要包括断裂、陷落柱等情况、局部地应力等。掌握了这些地质参数能够为做好冲击地压的预警工作提供较为准确的参考数据,为做好冲击地压的预警做好充分的准备。
3.科学开采
第一,要优化开采布局,扩大采取范围,减少煤柱设留,按照煤层水平、阶段等合理开采,能连续开采的就不要分区,避免形成孤岛煤柱。第二,优化巷道布置。巷道应布置在岩层或无冲击地压危险的煤层中,避免地质构造的应力过于集中;巷道方向应与构造应力的方向保持一致,确保应力分布的均匀。
4.常见的减压措施
煤层高压注水软化能够有效降低有害气体的浓度、提高回采率、降低煤的硬度,时采掘机更加容易切割,降低了能耗。煤层高压注水应提前1~2个月进行,在运输、回风巷道内打高位孔,在联络巷道内打平行孔。钻孔的间距、长度、范围等要根据地质条件、煤层特点、技术条件等确定。在注水时不得出现注水盲区,确保煤体湿润均匀。
顶板高压注水是指为了减弱矿压显现程度采取高压注水软化顶板。顶层高压注水应在上、下量巷向工作面和两巷的煤层顶层板内打长钻孔。钻孔的高度一般应为6~8倍采高,采取高压稳流方式注水。
顶板松动爆破也是一种常见的卸压方式,包括松动爆破和卸压爆破。预测到有冲击地压时就实施松动爆破,它是一种提前治理措施;当确定有冲击地压危险时就采取卸压爆破,属于被动治理措施。
综上所述,由于煤矿开采的不断加深,危险也逐步增加,冲击地压问题的复杂性使得冲击地压的预测和防止工作较为困难。因此,相关工作人员要加大对煤矿冲击地压的检测和防治力度,降低和避免冲击地压危险的产生,确保煤矿安全稳定生产。
参考文献
[1] 褚福桥.煤矿冲击地压技术研究与探讨[J].工程建设与设计.2016(16).
[2] 张鹏.煤矿冲击地压的特点与防治策略[J].内蒙古煤炭经济.2017(Z2).
[3] 李峰,苏立增.论述我国煤炭开采中冲击地压机理的防治[J].黑龙江科技信息.2015(18).
[关键词]煤矿冲击地压;预测与防治
中图分类号:TU585 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)37-0333-01
冲击地压又被称为岩爆是指矿井井巷或工作面周围的岩体,由于弹性变性能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。冲击地压常伴随者巨大的声响和强力的冲击波,有岩体被抛出,在一定范围内可以感到很强的震感,带有很大的破坏性,是常见的煤矿灾害之一,对井下工作人员的生命造成了严重威胁。本文主要分析了我国煤矿冲击地压的主要地区的地形,总结出了冲击地压出现时的特点,以此提出了预测和防止策略。
一、冲击地压的概况
1.我国冲击地压的分布和地质因素分析
在我国,冲击地压的地区主要分布在山东省、黑龙江省、江苏省等,冲击地压的出现给我国煤矿安全生产造成了严重的威胁。地质因素对冲击地压的产生又很大的影响,主要包括坚硬厚层顶板、地质构造、大倾角等,特别是坚硬厚层顶板对冲击地压产生的影响较大,一旦弹性变形势能聚集到一定程度会变成更为猛烈的冲击将爆发力释放出来,进而导致了冲击地压的出现。
冲击地压一般出现在采煤工作面、掘进面和回采巷道,其中回采巷道发生冲击地压的概率较高。在采掘的过程中,由于采用了综采和综放,机械支架能够对冲击地压的势能产生抵消作用,进而保证了采煤工作面的安全性和稳定性,同时也提高了采煤率。但是在掘进面和回采巷道中,随着挖掘的不断深入,瓦斯出现的概率也会越来越高,增加了冲击地压出现的概率,危及了井下工作人员的人身安全。
2.冲击地压的主要特点
突发性:即在冲击地压产生之前并没有明显的征兆,突如其来,时间短暂,令人难以防范;振动性:在冲击地压产生过程中,会伴随着非常强的震动和声响,处在其中的人和设备会被弹起;破坏性极强:冲击地压能够将巷道的支架破坏,使巷道堵塞,被迫放弃煤矿,高震级的冲击波会还能够影响到地面建筑,甚至诱发地震,造成更大的人员伤亡和财产损失。
二、冲击地压的监测措施
冲击地压的监测是指利用高科技电子设备监测矿井内动态演化所显示出的特征、现象,通过这些现象判别有无冲击地压危险的发生。冲击地压监测能够随时掌握冲击地压发生的低点、强度等信息,结合矿井内高应力区的分布还可以预测冲击地压低点的出现低点、危险程度等,能够及时组织施救,降低人员伤亡。常见的监测措施有微震法和地音法。
1.微震监测法
微震是指岩体破裂的发生、发展和贯通等动力现象,有天然微震和采矿微震之分,利用微震监测仪监测到的威震活动被称为微震事件,一般的微震事件包括微震发生的时间、地点和强度等。微震监测的原理是通过微震网络现场实施监控,一旦发生威震就能够较为准确地显示出威震的位置、计算威震释放的能量和统计威震活动频率,通过对这些信息的评价,对冲击地压的危险性做出较为准确的预估。
2.地音监测法
一些材料受到外力的作用会发出超音频范围的弹性波。地音是指煤岩体在受到外力作用时的声发射现象。在煤岩体遭到破坏或者变形的过程中会释放弹性能,进而产生声发射。含有裂隙的煤岩体内外部的应力场和强度不同,外力的作用使其局部变得极不稳定,随着负荷的增加,裂隙贯通、扩展,并释放能量,进而发声。可见,声发射的强弱反应了煤岩石被破坏时能力释放的强弱,据此,可以通过监测声发射判断煤岩体破坏信息,进而监控出冲击地压的危险程度。
三、冲击地压的防治措施
1.加強对从业人员的培训
矿压培训的基础知识包括矿压的影响因素、发生条件、易发生地点、发生时的现象、防护措施等,同时还要进行采掘作业规程、岗位操作规程等方面的教育,增强他们的自我保护意识。另外,对矿压防治对的人员还要进行检测预警知识培训、防范措施培训等,同时还要让他们掌握各项防范措施,检测技术的原理、作用、步骤和方法等。通过培训能够有效提高矿压防治工作的准确性和效率性,在处理危险时能够独立操作、及时开展、有效处理。另外,还要在防治实践中加强学习和研究,不断总结经验教训,努力提高数据分析和判断能力。
2.掌握科学的地质参数
要掌握的地质参数有煤层性质、煤层顶底板性质、地质构造等。煤层性质主要包括煤的强度、弹性等力学性质,煤的厚度、含水率等物理性质。煤层顶底板性质包括覆盖在煤层上岩层的厚度、冲击倾向性等。地质构造主要包括断裂、陷落柱等情况、局部地应力等。掌握了这些地质参数能够为做好冲击地压的预警工作提供较为准确的参考数据,为做好冲击地压的预警做好充分的准备。
3.科学开采
第一,要优化开采布局,扩大采取范围,减少煤柱设留,按照煤层水平、阶段等合理开采,能连续开采的就不要分区,避免形成孤岛煤柱。第二,优化巷道布置。巷道应布置在岩层或无冲击地压危险的煤层中,避免地质构造的应力过于集中;巷道方向应与构造应力的方向保持一致,确保应力分布的均匀。
4.常见的减压措施
煤层高压注水软化能够有效降低有害气体的浓度、提高回采率、降低煤的硬度,时采掘机更加容易切割,降低了能耗。煤层高压注水应提前1~2个月进行,在运输、回风巷道内打高位孔,在联络巷道内打平行孔。钻孔的间距、长度、范围等要根据地质条件、煤层特点、技术条件等确定。在注水时不得出现注水盲区,确保煤体湿润均匀。
顶板高压注水是指为了减弱矿压显现程度采取高压注水软化顶板。顶层高压注水应在上、下量巷向工作面和两巷的煤层顶层板内打长钻孔。钻孔的高度一般应为6~8倍采高,采取高压稳流方式注水。
顶板松动爆破也是一种常见的卸压方式,包括松动爆破和卸压爆破。预测到有冲击地压时就实施松动爆破,它是一种提前治理措施;当确定有冲击地压危险时就采取卸压爆破,属于被动治理措施。
综上所述,由于煤矿开采的不断加深,危险也逐步增加,冲击地压问题的复杂性使得冲击地压的预测和防止工作较为困难。因此,相关工作人员要加大对煤矿冲击地压的检测和防治力度,降低和避免冲击地压危险的产生,确保煤矿安全稳定生产。
参考文献
[1] 褚福桥.煤矿冲击地压技术研究与探讨[J].工程建设与设计.2016(16).
[2] 张鹏.煤矿冲击地压的特点与防治策略[J].内蒙古煤炭经济.2017(Z2).
[3] 李峰,苏立增.论述我国煤炭开采中冲击地压机理的防治[J].黑龙江科技信息.2015(18).