矿井冲击地压防范知识

　　问：矿井为什么会发生冲击地压?

　　答：冲击地压又俗称岩爆、煤爆或煤炮，是指井巷或工作面周围煤岩体内的弹性变形能，在外界因素的触发下，其平衡状态遭到破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象，它是矿山压力显现的一种特殊形式，伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。发生冲击动力破坏从地应力上解释其根本原因是因为随采深增大而使得原岩应力增加，以及由于开采影响而引起的次生应力叠加而产生煤柱应力集中区。

　　主要有以下几方面原因：一是煤层本身具有冲击倾向性，而且开采深度已达到500－800米，开采深度的加大使地应力增加，原岩应力增大，冲击危险性增加;二是开采程序不合理，在采面和巷道布置上人为形成应力集中区或孤岛煤柱开采，应力高度集中诱发冲击地压；三是部分煤层顶板坚硬、整体性强，或直接顶厚度适中、与老顶组合性好、不易冒落，造成冲击危险较大；四是个别煤层倾角和厚度局部突然变化，形成局部地质构造应力积聚地带，引发冲击地压；五是对冲击地压预测预报不到位、不准确，解危措施不得利。

　　问：为什么要对冲击地压进行治理，其危害有哪些?

　　答：在自然地质条件下，除褐煤以外的各煤种，采深从200m～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等，都发生过冲击地压；在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面，不论水采、炮采、普采或是综采，采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法，是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采，都发生过冲击地压。

　　冲击地压具有很大的破坏性、突发性、瞬时性等特点，发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间为几秒到几十秒。往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵塞、人员伤亡。部分煤或岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩震动，大部分震级在2级以上，伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波。是一种威胁煤矿安全生产严重灾害之一，也是煤矿生产和技术管理中的难题之一，是导致煤与瓦斯突出恶性事故的源动力。随着矿井开采深度的逐步增加，矿山压力显现越来越严重，冲击地压的危害逐渐加大，对安全生产造成了一定的威胁。

　　问：发生冲击地压危险时，必须采取哪些措施？

　　答：当预测有严重冲击地压危险时，必须采取解危卸压措施，减缓应力集中的程度。冲击地压防治措施的基本原埋：一是降低应力集中程度。此法用于巷道布置及临时解危；二是改变煤岩体的物理力学性能，以减弱积聚弹性能的能力和释放速率，此法用于本源性解危。

　　一是临时解危措施。过去解危措施主要是放顶板大炮和顶板高压注水，放大炮难于操做效果不好，顶板注水压力小时间长需提前进行才会有明显效果。目前除应用以上办法外，主要采用电磁幅射仪监测方法，能够及时准备地预报危险程度和范围，采用中深孔爆破卸载法效果十分显著，用电磁幅射仪复测可以非常方便地检测卸载效果。

　　卸载爆破措施：在回风道分上、下两组打短孔爆破。卸压钻孔距离巷道或工作面底板1米及1.5米各一组，打向采空区煤柱的卸压孔角度为16--20度，孔深6米，每孔装药1.5 kg；打向回采帮的卸压孔角度为8--10度，孔深10米，每孔装药3kg。孔距6米孔径42mm，封泥长度为3－5米，使用水炮泥3-5个，正向装药，每孔两个电雷管起爆，电雷管孔内并联孔间串联，一次起爆至少5孔；在溜子道分上、下两组打短孔爆破卸压。钻孔距底板1.2－1.8米打钻，钻孔间距10米。打向回采帮的卸压孔角度为15—35度，钻孔深度为8－10米，每孔揣药量为3公斤，用乳化炸药，段发雷管2发，封泥长度为3－5米，使用水炮泥3-5个，按孔内并联连线引爆。

　　放炮卸压后，重新监测矿压，当一次卸压不能消除冲击危险时，要对场子头进行重复卸压，经电磁幅射仪检测数据下降到安全指标方可确认为已经解除危险，方准正常作业。场子需放炮卸压时，必须先打卸压钻放炮后，方准进行其它作业。临时解危后还要用电磁幅射仪经常监测,该范围以后还有出现冲击的可能性，再出现再解危。

　　二是本源性解危措施。本源性解危即从根本上解除冲击地压危险，其原理是改变煤岩体的物理力学性能，主要有煤岩体高压注水，适用于整个采场空间;放卸载炮卸压，适用于局部解危；钻孔槽卸压，适用于巷道解危。其简便易行效果更可靠的办法是煤岩体高压注水，根据煤岩体冲击倾向性情况，决定采用顶板岩体注水还是煤体注水或是煤岩体都注水。

　　高压注水措施： 第一，工作面开切眼每30米布置一钻孔，仰角31—40度，孔向为顺切眼方向由上向下开孔，孔深60米，封孔深度位置为距孔口24m处，注水压力15Mpa，注水水流量123L/min，注水时间72小时；第二，回风道沿切眼往外每30米布置一钻孔，孔向平行工作面，孔深仰角、注水压力、注水流量、封孔位置、注水时间同开切眼钻孔；第三，溜子道沿切眼往外30米布置一钻孔，孔向平行于工作面，顺倾斜向上，仰角40度，孔深80—90米，封孔位置为孔孔口往里40米处，注水压力时间等其它参数同上；第四，岩石顶板注水结束后，要利用这些钻孔进行煤体注水，封孔深度为开孔5米深处，注水压力12—15Mpa，注水效果以孔周围淋水为标准，见淋水即可停注；第五，工作面煤壁采取短孔注水法注水，顺工作面倾斜每15—20米一孔，孔深8—10米，仰角20—30度，注水压力12—15Mpa，注水时间每孔0.5小时左右，以注水孔周围反水为准；第六，两道上下帮短孔注水，每15米一钻孔（含顶板注水孔），孔深6—10米，仰角5—20度，注水压力12—15Mpa，注水时间每孔0.5小时左右，以反水为准。为防止意外，解危处理后仍要安排监测工每班进行正常监测，对局部应力峰值高处必须进行监时解危处理。

　　问：对冲击地压的预测有哪些办法?

　　答：要防治冲击地压的发生，首先要对可能发生的冲击地压危险进行评定，确定发生冲击地压的危险等级并进行预测预报。目前对于冲击地压危险性评价、预测预报主要采用钻屑法、电磁辐射法。通过采用上述冲击地压危险性评价及预测预报方法，可以达到比较准确预报冲击地压可能发生的地点和位置，较准确地确定冲击地压发生强度和震动释放能量的大小。
 
　　第一，采用电磁辐射法预测冲击地压。

　　煤岩电磁辐射监测的原理是：利用电磁辐射仪接收采掘生产过程中煤岩体在矿压作用下产生、发射电磁辐射的信号，即监测到的电磁辐射强度能反映出煤岩体内部应力的变化尺度及破坏程度的特征信息。煤（岩）体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，与煤岩体的变形破裂过程密切相关，电磁辐射信息综合反映了冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象的主要影响因素。电磁辐射强度主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映了煤岩体变形及破裂的频次。

　　我们利用KBD5矿用本安型矿井冲击地压电磁辐射监测仪，通过接收采矿工作面煤岩体变型破裂过程中产生的电磁辐射信息来预测煤岩动力灾害的危险性。即通过井下某一测点电磁强度最大值Emax.强度平均值Eavg和脉冲数N来确定是否有矿井冲击地压危险。

　　并将测试数据传送到微机中后，可以用图及表格的方式显示，是否达到电磁辐射强度临界值。观测范围主要是工作面及上、下两巷，工作面从上、下端头5米开始，每15米在硬帮设一个固定测点，上下巷从工作面硬帮往外5米开始，每15米在回风道下帮及溜子道上帮各设1个固定测点。当工作面开采与测点间距离小于5米时，上、下巷往外及时补加测点，保证上、下巷各有8个测点观测。经观测结果初步确定为,强度值达到30MV时,或某一点、某区域连续处于高的观测值时，应立即向矿、区调度及主管领导汇报。确认有冲击危险时，立即向采区下达危险通知单，采区接到危险通知单后立即下令停止作业，采取解危措施。为了对工作面有严重冲击可能的区域进行实时监测，从中国矿大引进了KBD7固定式电磁幅射仪，设在认为有冲击危险的区域，进行24小时连续监测，能够较好地掌握某个区域的应力活动情况，同时可准确找出冲击临界值，弥补了KBD5不连续监测的缺点。在上下巷距工作面往外100～200米间各设一台KBD7电磁辐射仪对该工作面进行连续监测。由通风区监测队负责安装移动KBD7电磁辐射仪,并且随着工作面推进保持超前工作面100～200米距离。

　　第二，钻屑法预测冲击地压。

　　钻屑法又称为钻粉率指标法或钻孔检验法。它是用小直径(42mm～45mm)钻孔，根据打钻不同深度时排出的钻屑量及其变化规律来判断岩体内应力集中情况，鉴别发生冲击地压的倾向和位置。在钻进过程中，在规定的防范深度范围内，出现危险煤粉量测值或钻杆被卡死的现象，则认为具有冲击危险，应采取相应的解危措施。

　　预测时，在工作面选择软分层打3个直径Φ42mm、深度10m预测钻孔，钻孔采用煤电钻施工。主要监测煤粉量Smax指标、钻孔效应检测，必须连续监测3天, 每打1m钻孔测定钻屑量指标（煤粉量）S一次，当煤粉量超过危险指标6KG时，必须改为每天监测。若所测某地点的钻粉率大于正常钻粉率的1.5倍时,则可判定该地点有一定冲击危险。若打钻过程中出现卡钻、吸钻，煤炮增多等异常现象时，则可判定所测地点存在冲击危险。对采用电磁辐射法测出数据异常的地点最迟在16小时之内采用钻屑法进行复查。整个测定过程为达到60组预测数据为止，如预测没有冲击危险，则可采用每隔30m预测一次的方法。