浅谈冲击地压的监测预警及防治

【摘 要】实践证明只要采用合理的开采技术，选择可靠的监测预警、卸压方法，严格落实各项防冲措施，足以达到冲击地压“可知、可防、可控”的防治目的。

【关键词】冲击倾向性；冲击地压的预测预警；冲击地压的防治；冲击地压的开采技术

0 引言

（1）冲击地压是井巷及工作面周围的煤岩体在外力作用下产生弹性变形能，当力学平衡状态受到破坏时，变形能瞬间释放为动能，大量煤及岩石被抛出而产生的一种以急剧、猛烈爆炸式破坏为特征的井下动力现象。冲击地压发生时伴有巨大的声响和强烈的震动。冲击地压可以造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失，是破坏煤矿安全生产的重大灾害之一。

（2）华泰矿业公司历史上矿井从未发生过冲击地压事故，根据《山东煤矿冲击地压重点监察意见（试行）》、《山东能源集团加强冲击地压管理特别规定》要求，我公司扩大区三采区15层煤下山区埋深超过800米，属于冲击地压管理矿井。

（3）315采区的开采深度为-600m～-1100m，平均煤层1.3m（逆断层重复及煤15与煤16合层除外），煤层可采指数为0.95，变异系数24.3%，属赋存较稳定、结构复杂的薄煤层。

1 冲击地压监测预警理论依据

1.1 煤岩层冲击倾向性

1）物理力学性质和冲击倾向性是煤、岩材料的固有力学性质。相同地质条件和开采条件下煤层是否发生冲击地压，是煤岩固有力学性质差异造成的，煤岩的这种固有性质成为冲击倾向性。冲击倾向性指标包括——弹性能指数、冲击能量指数、动态破坏时间和单轴抗压强度。当这些冲击倾向性指标大于临界值时，就有可能发生冲击地压。

2）我公司委托北京科技大学研究所根据中华人民共和国国家标准《煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法GB/T 25217.2-2010》，对15层煤冲击倾向性进行鉴定，其结果如下：

（1）顶板为无冲击倾向性；

（2）煤层为无冲击倾向性；

（3）由于同一煤矿同一煤层不同区域煤系地层岩石的力学性质差别较大，冲击倾向性差别也较大，尤其是在开采工作面靠近断层、褶曲等构造附件、原岩应力大时，需做好冲击地压的防治工作；

（4）在开采深度增加、煤层厚度增大时，尤其注意好冲击地压的防治工作。

1.2 监测预警方法

（1）目前国际上冲击地压监测预警方法主要有钻屑法、冲击地压在线监测法以及微地震监测法等，其中：

钻屑法——可复杂地质条件下大范围采用，经济、实用、直观、可靠，易于全员推广掌握，普遍使用，特别适合薄煤层。

微地震监测方法——属于区域性监测预警方法，需要与矿压理论结合才能用好，不易推广，安全经济投入非常大，适合厚煤层。

冲击地压在线监测预警法——属于临场监测预警（预报），在地面就可以预报，但设备多、费用高，安全经济投入大，适合厚煤层。

（2）我公司采用钻屑法结合矿压观测作为冲击地压预警监测的主要手段。

1.3 冲击危险性判定

（1）钻屑法是通过煤层中打小直径钻孔，当钻孔进入高应力煤体时，钻进过程出现动力现象，如孔壁煤体部分突然挤入孔内，并伴有振动、声响或微冲击等现象，钻屑粒度增大，单位长度排出的煤粉量大于正常量作为鉴别冲击危险的一个指标。

（2）钻屑法钻进过程中，孔壁有可能突然炸裂，冲击钻杆造成钻杆跳动，并伴有声响现象，严重时可能使钻杆外推，因此，冲击声响、孔内冲击可以作为判断冲击危险的一个指标。钻进过程中，钻杆卡死是钻孔周围煤体应力高度集中或突然变化的标志，因此，也把钻杆被卡死作为鉴别冲击危险的一个指标。

2 冲击地压防治措施

2.1 坚持“先解危后开采”的原则，制定冲击地压防治工作流程：由总工程师组织进行工作面开采前预评价划定危险区域——提前实施大钻孔卸压解危——钻屑法检验解危效果——生产过程中采用钻屑法预测预报。

2.2 冲击危险区分为静态危险区和动态危险区。静态危险区是指通过冲击危险性评价获得的危险区，是一种潜在的危险区。动态危险区是指通过监测获得的危险区，是一种已经显现的危险区。

2.3 对矿山压力显现较明显的区域，利用钻屑法进行检验，如果煤粉超标或出现异常动力现象，说明该区域具有发生冲击地压的危险，应采用大直径钻孔进行卸压。根据“应力三向化转移”原理，施工大直径钻孔会引起巷道深部围岩（钻孔远端附近围岩）发生结构性破坏，形成一个弱化带，引起巷道周边围岩内的高应力向深部转移，从而使巷道周边附近围岩处于低应力区，当发生冲击时，一方面大直径钻孔的空间能够吸收冲出的煤粉，防止煤体冲出，另一方面卸压区内顶底板的闭合产生“楔形”阻力带，也能够防止煤体冲出而发生灾害。

2.4 巷道防护

（1）工作面加大两巷超前支护范围不小于50米，超前支柱必须采取连锁固定措施，支护初撑力不小于90KN。

（2）距工作面上下出口150m范围内禁止存放闲置钢性物料，杂物必须清理干净，不准存放闲置材料，保持退路畅通；此范围内严禁使用金属管，必须使用铠装通讯电缆，所有支护锚杆采取了防崩措施，正在使用的物料、设备使用40T链子或不小于4#钢丝绳缠绕物料至少1圈固定到底脚锚杆上，高度不超过0.8米。

（3）在冲击地压特别危险区段进行爆破作业时，必须保证躲炮距离和躲炮时间，躲炮半径不小于150m，躲炮时间不小于30min。

（4）施工物料必须放在巷道底板底角处，且码放整齐；钻具、钻杆等工具不要悬挂、斜立在帮部。

3 开采技术对冲击地压的影响因素

3.1 开采技术条件可以促使引发击地压发生，它主要体现在两个方面，一是，人为地形成应力集中，增大发生冲击地压的危险性；二是，改变应力状态和产生震动，可以诱发冲击地压具体表现如下：开采多层煤时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。

3.2 从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优与水采；直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法。

3.3 煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应避免孤岛形和半岛形煤柱；巷道和回采工作面不得相向推进，以及在回采工作面或煤柱中的支承压力带内掘进巷道，以免集中应力叠加而诱发冲击地压。 4 结语

我公司315采区首面31513东工作面防冲工作，按照开采前预评价划定危险区域——提前实施大钻孔卸压解危——钻屑法检验解危效果——生产过程中采用钻屑法监测预警的工作流程，已顺利推采完毕，为我公司大埋深下煤层开采冲击地压防治工作奠定了基础。实践证明只要采用合理的开采技术，选择可靠的监测预警、卸压方法，严格落实各项防冲措施，足以达到冲击地压“可知、可防、可控”的防治目的。

[责任编辑：刘帅]

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