目前我国煤矿冲击地压灾害研究现状及展望

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手段 矿压观测法 钻屑法 顶板动态仪 钻孔应力计 电磁辐射法 地音法 微震法 矿井个数 68 70 31 47 38 9 39 2.3 目前冲击地压灾害的主要防治模式

表5为统计的近12年间我国煤矿防治冲击地压的主要方法,其中区域性防范方法又包括了优化开拓布置、解放层开采、无煤柱开采、预掘卸压巷、宽巷掘进、宽巷留柱法、煤层注水、高压水射流切槽等;局部主动解危方法有包括了顶板深孔爆破、煤层卸载爆破、煤层高压注水、大孔卸压法、定向水力压裂法、断底爆破法、预掘卸压硐室、煤层高压水力压裂、底板切槽法等。冲击地压防治方法不像监测方法对开采、地质条件适应能力强,防治方法必须结合实际开采条件,比如说很多矿就是单一煤层开采,谈何解放层开采。由于认识和技术水平与力量的差异,目前我国冲击地压矿井防治模式大体分以下五种:

(1)煤岩性质改变式

并非所有煤层都可以发生冲击地压,发生冲击地压的煤体通常具有冲击倾向性,一般情况下,煤层注水可以改变煤岩的冲击倾向度,又由于煤层注水可以起到降尘、防煤层自燃、操作工艺简单,投资小等,煤层注水几乎是所有冲击地压矿井首选,尤其是一些冲击地压初步显现的易自然发火煤层开采矿井。但是,该方法从改变煤岩冲击性质角度出发,防冲效率较低,不能应急,此外,笔者前期研究成果表明[18]:并非所有冲击地压煤层都注水有效,应通过实验室浸水时间效应来确定是否适合注水,并且指导注水强度、注水时机确定及效果评价。

(2)临时卸压式

临时卸压式,是指一些矿井在开采初期没有冲击地压显现,后期突显冲击地压,往往通过相关知识学习,临时组织队伍,由于没有系统的监测设备,只能针对冲击过的区域,围岩变形大的区域,临时采用煤层爆破、打大孔径等简单常规的方法卸卸压。这种模式采用“补漏”的思想,实质上是出于一种被动状态,哪边发火向哪边跑,往往顾此失彼或无济于事。

(3)循环卸压式

在一些有几年冲击地压发生史的矿井,初步已经做了一些研究,

上了基本的监测手段,结合以往冲击地压发生案例,而采用在工作面超前支护区,地质构造区,本工作面以及与邻近工作面采空区“见方”区依据顶板活动周期规律及煤体应力监测结果、微震事件分布情况等进行按部就班的循环式卸压爆破、打大孔径;存在坚硬顶板的薄及中厚煤层并进行周期性预裂断顶。此种防冲模式,具有一定的科学性,但是对于能量较大,区域性构造控制型冲击地压一般难以应对。

(4)加强支护式

笔者曾经到过好多初步出现冲击地压显现的矿井,由于冲击地压一般都发生在巷道,因此,好多矿井首先想到的是加强支护,除了常规的锚网索支护外,外围是36U或40U拱形棚,再外为大立柱上顶、下登的钢梁,或者研究吸能支护材料。实际上,冲击地压发生经历三个阶段:冲击启动—冲击能量传递—冲击地压显现[16],作者前期曾经研究过,支护改变围岩的应力环境是有限的,加强支护所起的作用侧重于后两个阶段,因此说不能阻止冲击地压启动,更多的通过降低冲击地压能量总量和降低释放速度,从而达到降低灾害程度。此外,作者研究发现巷道冲击往往有方向性,并且一般与煤层倾角正交,大立柱等外围支护抗侧向动载冲击弱,往往由于地板突起而失稳,几起重大伤亡的冲击地压事故调查,人员多为支护设备歪倒碰撞致死。

(5)综合防治式

综合防治式包括了三个层次,第一层次为工作面回采之前在区域

实施一些区域防范性措施,最为常见的为开采解放层、沿空掘巷等;第二层次为在区域防范性措施基础上在采掘空间局部采取一些解危措施,包括了煤体卸压爆破、顶底板预裂爆破、大孔径卸压等;第三层次为个体防护性研究,包括了采掘空间强力支护,人员防护服的穿戴等。综合防治式,笔者提出:总体思路为以“卸”为主,以“支”为辅,“卸”“支”耦合作用[19]。目前该防治模式已经在国内典型冲击地压矿井应用广泛,依据系统的监测预警设备指导,使得矿井冲击地压防治能力得到快速提高。

表5冲击地压防治手段的统计

冲击地压防治手段 区域防范方法 主动解危方法 加强支护方法 使用该手段的矿井个数 21 55 40

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