单位文秘网 2021-07-24 08:06:08 点击: 次
摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的煤矿工程的发展也突飞猛进。各种各样的冲击矿井,因为开采条件和地质条件是不同的,在预防控制冲击地压中,需要从评估煤礦开采前的冲击倾向性、监测预警开采过程以及冲击地压的防治和解危着手,有针对性的采用有效的防护策略。本文主要介绍了煤矿冲击地压的发生机理,而且提出了煤矿冲击地压的防治技术,希望可以为有需要的人提供参考意见。
关键词:煤矿防治;冲击地压监察;方法研究
引言
所谓的煤矿冲击地压一般是指在煤矿资源开采地下应力过大,造成了地下煤矿在高地应力作用下发生了较大的压缩变形,进而积累了较大的弹性能量,当煤炭开挖时由于开挖卸荷作用就会导致煤炭内积累的弹性能量在极短的时间内释放出来。研究表明,在这个地应力瞬间释放的过程当中,会造成煤矿破坏、冒落或抛出,而且呈现声响、震动以及气浪等动力效应。近年来,随着我国煤炭资源逐渐向更深的地下开采,造成我国的煤矿冲击地压的事故畅游发生。根据相关部门的统计表明,目前我国的煤矿冲击地压事件正在逐渐的表现出了突发性、多样性、破坏性、广泛性、严重性等新的特点,并且发生概率也在呈现一个明显的上升趋势。在这一背景下,针对煤矿冲击地压的防治技术进行研究具有十分重要的现实意义。
1煤矿冲击地压的发生机理
通常,煤矿冲击地压的发生都是有一些条件的,是煤层以及应力等共同影响的结果。冲击地压出现的主要条件是煤岩体,具备较强的冲击倾向性。煤岩体积累的弹性应变能可以释放的足够空间是发生冲击地压的前提条件,而出现冲击地压的诱发条件是煤岩体积累能量的应力加载。必须要兼具以上这些条件,才有可能出现冲击地压。结合煤岩冲击失去稳定性的物理特点,可以将冲击地压划分为三大类,一是岩爆型冲击地压,二是顶板垮落型冲击地压,三是构造型冲击地压。首先,岩爆型冲击地压主要是指煤岩体一直积累弹性应变能,在能量上升到煤岩的最大承载力时,煤岩就会出现瞬间爆炸的情况,其具体表现是弹射以及抛出媒体。然后,顶板垮落性冲击地压,主要是指推过回采工作面后,上部较厚而硬度较高的顶板始终没有垮落,在悬顶面积达到规定的数值时,顶板瞬间出现折断而造成的冲击波强烈性损坏。最后,构造型冲击地压通常出现在构造条件相当复杂的地质环境中,因为构造应力过于集中导致的煤岩失去稳定性冲击损坏。[2]从外,结合不同的出现位置,能够将冲击地压划分为两大类,一是掘进冲击地压,二是回采冲击地压。首先,掘进冲进地压通常出现在巷道掘进中,与巷道的布局位置以及布局方法存在联系。其次,回采冲击地压出现在回采工作面的推进中,一般和回采工作面的回采时间以及长度存在联系。
2国内煤矿冲击地压防治技术
国内煤矿冲击地压防治技术分为预防技术与治理技术两方面,预防技术与治理的技术如下。
2.1预防煤矿冲击地压的技术
一是钻孔煤粉法。钻孔煤粉法主要是对煤层钻一个40毫米左右的孔,打钻过程中会排出煤粉,工作人员参考这些钻屑量,结合煤矿各种动力现象,对是否存在煤矿冲击地压风险进行预测。该方法的工作原理是借助钻屑多少确定媒体的应力。二是微震预测法。运用微震法的过程中,应将矿山出现的震动情况记录下来,有目的、针对性地加以解释,对所记录的信息充分利用与分析,从而预报、预测煤矿冲击地压。三是动态顶板法。该方法为矿压常见的观测方法,可将动态顶板仪、钢卷尺、测力计、液压枕当作观测的工具,对煤矿监测区的采空区悬顶、板炮、顶板下沉量、顶板压力进行记录与观测,通过记录来分析、处理、判断该监测地区煤矿冲击地压出现的可能性。四是直观判断法。使用直观判断法时,应按照某个矿与邻矿、某个煤层与相邻煤层出现的冲击地压状况,结合地质构造与开采条件等多个方面,对当前地区冲击地压出现与发展的趋势进行推测、判断。五是电磁监测法。通常来讲,煤矿冲击地压产生前,其电磁辐射通常保持在特定强度范围,当煤矿冲击地压即将产生时,其电磁辐射将会改变强度值。大量研究显示,煤岩变形、冲击释放出的能量值和电磁辐射脉冲、幅值存在正比例关系,工作人员可按照电磁辐射强弱情况预测煤矿冲击地压。六是地音预测法。该方法将地音探头设置在煤矿的监测区中,使用监测装置对地音信号进行自动、连续的收集,通过一系列加工和处理,使地音信号成为图表或报告的形式。相关工作人员需要全面分析与整理这些数据,从而预测该监测地区是否具有煤矿冲击地压危险性。
2.2治理煤矿冲击地压的技术
一是保护层的开采。开展多煤层开采的工作时,应将保护层作为优先开采对象,这是因为该层不具备冲击风险,而且能将存在冲击地压危险性的煤层解放,使潜在的煤矿冲击地压危险降低。二是煤矿卸压爆破。煤矿卸压爆破是一种有效的冲击地压预防技术,通过爆破的方式,让存在煤矿冲击地压的部分危险地区改变应力集中现状,使该地区煤层应力减少,起到解危、降危的作用。三是煤矿爆破诱发。当工作人员宏观、直接判断和监测出煤矿冲击地压存在危险时,可以对煤层进行爆破工作,从人为角度主动将煤矿冲击地压诱发出来,并出现在工作人员设计好的地点与时间,防止开采过程中被动遭受煤矿冲击地压带来的巨大损失,因此,该方法是一种有效的解危与防治举措。四是科学开采和布置。一般来说,将煤矿冲击地压应力控制在一定范围内是防止煤矿冲击地压产生的重要环节。科学选取开采煤矿的方法并进行合理的布置,能够避免出现能量积聚、应力集中等情况,从而实现预防煤矿冲击地压的目的。五是煤层的预注水。对煤层进行预注水,能借助水具备的化学作用和物理作用使煤层自身力学性质、物理性质产生一定改变,并减小其冲击倾向、降低其应力状态。六是煤矿钻孔卸压。该方法主要是以钻孔的形式将煤矿冲击地压风险减轻或是消除,从本质上讲,煤层在高应力的状况下会聚积大量弹性,钻孔卸压正是利用这种弹性的能量对钻孔附近煤体造成破坏,让煤层释放出能量并卸压,从而将煤矿冲击地压风险有效消除。
2.3冲击地压的解危策略
所谓的解危策略,主要是指对有可能出现冲击地压的地区采取有效的策略,但冲击地压出现以在第一时间采取有效的应对措施,也就是振动爆破。这种类型的爆破是指使应力的集中地区受到来自振动波的干扰,引起小型的冲击地压,将煤岩体的所有能量释放出来,防止出现大型的事故。而冲击地压的常见解危策略是组建一支高素质的防治冲击地压团队。合理的采煤工作,需要从发达国家引进最新的采煤技术,提升生产水平。更加关键的是加强安全防范意识,注重培养专业的创新型防治冲击地压人才。对于煤矿企业来说,必须要结合职工的具体情况,科学制定防治冲击地压学习培训规划,提升职工的综合能力。并且作为工程技术人员,必须要进一步增强对冲击地压防治技术的探索,重视施工现场监管,培养他们的安全意识和加强防范专业技能,进而以提升人们的专业素质而降低由于冲击地压导致的破坏。
结语
通过本文的论述,我们可以发现煤矿冲击地压是一个十分复杂的力学现象,具有众多的影响因素,对煤矿开采具有十分重大的破坏作用。通过大量的实践研究表明,煤层注水技术/卸压爆破技术以及钻孔卸压技术都能够很好的缓解或消除煤矿冲击地压的影响。
参考文献:
[1]高伟林.煤矿冲击地压发生机理及安全防治措施[J].内蒙古煤炭经济,2018(20):110+117.
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[4]朱斯陶.特厚煤层开采冲击地压机理与防治研究[D].北京科技大学,2017.
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