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冲击地压灾害防治及顶板紧急处理措施 篇一
【摘 要】矿区冲击地压是井巷或工作面周围的煤岩体因其变形能的释放而出现的以急剧的破坏为特征的动力现象，并伴有巨大的声响和强烈的震动，会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。本文主要阐述了冲击地压的产生机理、冲击地压产生的区域与位置、冲击地压的特点、冲击地压的防治措施、顶板事故的紧急处理措施等问题。
【关键词】冲击地压；灾害；防治措施
矿区冲击地压是井巷或工作面周围的煤岩体因其变形能的释放而出现的以急剧的破坏为特征的动力现象，并伴有巨大的声响和强烈的震动，会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。煤矿技术和管理人员必须注意冲击地压现象，分析和研究冲击地压的产生机理，预测其产生的位置，根据冲击地压的特征和矿井实际采取科学有效的预防措施，做好顶板事故的紧急处理措施。
1、冲击地压的产生机理
冲击地压产生机理非常复杂。一般认为：一是冲击地压是“矿体一围岩”系统平衡状态失稳破坏的结果；二是冲击地压多出现在采掘活动形成的应力集中区，在压力增加超过极限应力，并造成变形速度超过一定极限时即产生冲击地压。
2、冲击地压产生的区域与位置
产生冲击地压的煤层一般是脆性的、硬度较高并干燥的煤层，顶板非常坚硬、完整，大面积不冒落，伪顶与直接顶较薄甚至没有；在地质构造的向斜轴部、断层附近、煤厚或倾角产生突变地点，是冲击地压出现频繁的位置；两侧或三侧临空的半岛或孤岛形煤柱或岩柱附近易产生冲击地压；上层煤回采边界影响带内容易产生冲击地压，在承压区内掘进巷道可能造成冲击地压。
3、冲击地压的特点
冲击地压一般无明显预兆，不容易事先确定出现的时间、地点和冲击强度。冲击地压发生过程短暂，出现前顶板岩层活动加剧，支撑物产生变形，顶板或煤壁伴随巨大声响和强烈震动。它发生形式复杂多样，有煤层冲击，也有顶底板冲击和岩爆，多种条件下都可能发生冲击地压。它的破坏性较大，可能产生煤壁片帮、顶板下沉或底鼓，支架折损、巷道堵塞，出现人员伤亡。
4、冲击地压的防治措施
4.1预测预报。预测预报措施除经验类比法外，还有以下两类：一是以钻屑法为主的局部探测法，包括煤岩体变形观测法、流动地音法、煤岩体应力测量法及岩心“饼化”法等。二是系统监测法，包括地音系统监测法、微震系统监测法及其他地球物理方法等。
4.2开采保护层。多煤层开采时，要首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为保护层的方法，以降低潜在危险层的应力。
尽可能少留煤柱和避免孤岛开采。优化井田和采区设计，防止形成应力集中的煤柱和孤岛。
巷道布置尽可能把主要巷道和硐室布置在底板岩层中，回采巷道采用大断面掘进，防止巷道多处交岔。
合理的顶板控制方法。煤层有冲击倾向时，尽可能采用长壁式开采或全部陷落法控制顶板。
优化开采程序。在遇有断层和采空区时，尽可能采用由断层或采空区开始回采的顺序。不可相向开采。回采线尽可能呈直线，并按正确的开采速度推进，推进速度不可太大。
煤层预注水，降低煤体的弹性和强度；顶板预注水，降低顶板的强度和弹性，消除或降低冲击危害。
4.3解危措施
卸载钻孔：通过在煤层钻大直径的钻孔，使煤体应力状态发生变化，峰值向煤体深部转移。
卸载爆破：在高应力区进行钻孔爆破，改变支撑压力带的形态和减小峰值。
诱发爆破：通过爆破人为地诱发冲击地压的发生，以避免人员伤害和设备损失。
煤层高压注水。在工作面前方用高压水注入煤体，使煤体结构破坏，从而降低承载能力和压力。
5、顶板事故的紧急处理措施
对顶板冒落危险的处理要有效处置，可以停止生产，调集人力、物力进行处理，相关人员要无条件配合。
（1）采取有效手段全力控制冒顶区域两侧巷道，使其冒顶波及长度不再扩大。
（2）在冒顶支护稳定的情况下，按不同情况采取如下办法：一是在冒落顶部稳定的情况下，采取打木垛接顶的方式。二是在冒落区域围岩破碎、冒落较高的情况下直接向冒落区打排杆，实施撞楔法，隔断顶部冒落体。三是在冒落区域破碎，在比较技术、经济、安全因素后，可考虑改道。四是组织恢复通风网路，尽量保持冒顶区通风和对风流的调整。在积极处理冒顶的同时，应充分预见冒顶区给通风工作带来的影响，采取应急方案。
同时，在出现冒顶征兆时，在难以采取措施避免顶板冒落时，应组织人员迅速离开危险区，撤退至安全地点；人员在遇险时应靠煤帮贴身站立或到木垛处避灾。在出现冒顶来不及撤退至安全地点时，要靠煤帮贴身站立避灾，注意煤避片帮伤人；如靠近木垛时，可撤至木垛处避灾。遇险后要马上发出呼救信号；遇险人员要积极开展自救和互救，要采取切实可行的措施设法营救被掩埋人员，并尽可能脱离险区或转移到安全地点等待救援；被隔堵人员要积极配合外部的营救工作。
参考文献
[1]杨琪勇。煤矿井下顶板事故应急救援预案。煤矿现代化，2008.3
[2]孙义民。浅谈煤矿冒顶事故的紧急处理。科技信息，2009.29
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[4]刘捷。冲击地压的研究与控制。山西焦煤科技，2009.8
[5]吴友军。基于人的行为事故模型对当前煤矿安全生产的分析，工业安全与环保，2009.8
冲击地压的防治 篇二
[摘 要]随着科学技术水平的日新月异，社会水平的不断向前发展，我们国家在煤矿采掘中获得了较大的成就。然而，随着煤矿采深的增加，出现冲击地压显现的矿井明显增多，给矿井生产和安全带来了极大的威胁，因而有必要对冲击地压的防治进行深入研究。
[关键词]冲击地压；防治
中图分类号：F316 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0394-01
世界上首次冲击地压，始于1738年发生于英国的南斯塔福煤田，是当今煤矿矿井中的重大灾害之一。以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区，冲击地压现象也时有发生。
冲击地压是采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿上压力显现。其显现强度特征一般为弱冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象；其发生突然剧烈，冲击波力量巨大，瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备，伤击人员。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。
一、防治冲击地压的措施有两方面
1、降低应力的集中
减弱煤层区域内的矿山压力值的方法有：
（1）超前开采保护层。
（2）无煤柱开采，在采区内不留煤柱和煤体突出部分，禁止在邻近层煤柱的影响范围内开采。
（3）合理安排开采顺序，避免形成三面采空状态的回采区段或条带和在采煤工作面前方掘进巷道，必要时应在岩石或安全层内掘进巷道，禁止工作面对采和追采。
2、采用合理的开拓布置和开采方式
实践表明，合理的开拓布置和开采方式对于避免应力集中和叠加，防止冲击地压关系极大。大量实例证明，多数冲击地压是由于开采技术不合理而造成的。不正确的开拓开采方式一经形成就难于改变，临到煤层开采时，只能采取局部措施，而且耗费很大，效果有限。所以，合理的开拓布置和开采方式是防治冲击地压的根本性措施。其主要原则是：
（1）开采煤层群时，开拓布置应有利于保护层开采。首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为保护层，且优先开采上保护层。
（2）划分井田或采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。因为煤柱承受的压力很高，特别是岛形或半岛形煤柱，要承受几个方面的叠加应力，最易产生冲击地压。上层遗留的煤柱还会向下传递集中压力，导致下部煤层开采时也易发生冲击地压。
（3）采区或盘区的采煤工作面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。因为相向采煤时上山煤柱逐渐减小，支承压力逐渐增大，很容易引起冲击地压。为了改变这种状况，提出实行单翼采区跨上山采煤的办法。并把单区段独立回采的开采程序改为多区段联合开采程序，使回采与掘进工作在不同区段中交替进行，能够实现沿采空区边缘（低应力区）掘进开切眼，避免了往高应力区掘进和维护回采开切眼的弊端。
（4）在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序。在向斜和背斜构造区，应从轴部开始回采；在构造盆地应从盆底开始回采；在有断层和采空区的条件下应从断层或采空区附近开始回采的开采程序。
（5）有冲击危险的煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上（下）山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。回采巷道应尽可能避开支承压力峰值范围，采用宽巷掘进，少用或不用双巷或多巷同时平行掘进。对于水采区的回采开切眼应躲开高应力集中区，选在采空区附近的压力降低区为好。
（6）开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采方法。回采线尽量是直线且有规律地按正确的开采速度推进。经统计，1992年以前，全国发生冲击地压的50余对矿井中，有水采、综采、分层开采、正规和非正规开采方法等多种情况。分析表明，不同的采煤方法，其矿山压力的分布也不相同。
房柱式等柱式采煤法，由于掘进的巷道多和在采空区遗留的煤柱多、顶板不能及时充分地垮落，造成支承压力较高。在工作面前方掘进巷道势必受到叠加压力的影响，增加了危险性。
水力采煤法虽然系统简单、高效，但遗留的煤垛在采空区形成支撑，顶板不能及时、规则地垮落，又要经常在支承压力带开掘水道和枪眼，加之推进速度快，开采强度大，易造成大面积悬顶的危害，导致发生冲击地压。所以，水采矿井要改进开采设计。
采用长壁式开采方法，有利于减缓冲击地压的危害。
阶采煤法由于工作面不成一直线，在台阶部位形成高应力集中，则易导致发生冲击地压。
（7）顶板管理尽量采用全部垮落法，工作面支架应采用具有整体性和防护能力的可缩性支架。
二、冲击地压的解危措施
在煤层开采中，生产地质条件极为复杂。往往由于人们对冲击地压发生条件不能完全掌握，造成开拓布置和开采方式不合理，没有预先采取防范措施或防范措施不完善，不可避免地形成局部煤层地段的高应力集中和冲击地压危险。因此，在煤层开采过程中必须对这些地段进行及时处理，以保证安全生产。这种对已形成冲击危险或具有潜在冲击危险地段的处理措施称为解危措施。它属于暂时的局部性措施，包括煤层爆破卸压、钻孔卸压和诱发爆破等。
按照冲击地压发生的强度条件和能量条件，工作面附近煤层被顶底板紧紧地夹持着，承受极高的载荷，虽并未破碎，却积聚大量的变形能。这时煤体和围岩形成的三轴压缩应力与矿山压力处于临界平衡状态。采取的各种卸压解危措施，正是为了减缓这种临界状态，把夹持状态下煤层的侧向约束解除掉，使已形成的局部高压力分散转移到较广区域。由于卸压措施造成煤体局部破裂，降低了强度，应力重新分布，从而释放或降低了煤岩体中的弹性能，使工作面前方一定范围内成为安全区。首先是爆破卸压，爆破卸压是指对形成冲击危险的煤体，用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。实施爆破卸压应采取深孔爆破方法，孔深应达到支承压力峰值区。装药位置越靠近峰值区，炸药威力越大，爆破解除煤层应力的效果越好。该法适用于顶板比较完整的条件下或作为煤层注水时的辅助措施；其次是诱发爆破； 诱发爆破是在监测到有冲击危险的情况下，利用较多药量进行爆破，人为地诱发冲击地压，使冲击地压发生在一定的时间和地点，从而避免更大损害的一种解危措施；最后是改变煤层的物理力学性能， 改变煤层的物理力学性能主要有：高压注水、放松动炮和钻孔槽卸压等方法。
综上所述可以认为，在现有技术水平下对冲击地压认真地进行测定和预报工作，并针对具体情况采取有效的防治措施，完全可以消除或大大减少冲击地压事故。