动静载作用下冲击地压启动条件及防治技术

动静载作用下冲击地压启动条件及防治技术

刘凯，刘超

(内蒙古昊盛煤业有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000)

摘要：煤矿产业的发展带动了采矿技术水平的提高，为了提高矿产量，保障煤矿产区和矿井工作人员的安全，需要对采矿区可能出现的灾现象进行预防。如采矿时的冲击地压等现象，这种现象会导致极其严重的矿区损失。文章立足于从动静载作用的角度出发，探讨冲击低压发的背景及其发生的启动条件，通过对其进行深入分析，以期获得预防冲击地压的有效防治技术，为之后的矿区安全生产提供一定的参考性。

关键词：动静载作用;冲击地压;启动条件;防治技术

D01: 10.16640/j.cnki.37-1222/t.20f8.10.191

1前言

冲击地压是矿区、矿井中存在的一种普遍的灾害现象，冲击低压发生时，表现为采矿作业时，煤层岩石发生弹射、爆裂，由此产生的爆炸带来的巨浪和巨响会带来矿井坍塌，将会严重威胁到矿区的安全。

因此，探讨如何预防冲击地压对于保障矿区产量和矿区工人安全都具有重要意义。目前在矿区，对于冲击地压的预防大多遵循传统的监测手段和防治手段，但这种较为盲目的手段容易增加预防成本。要解决上述问题，关键还是要科学合理有针对性的进行防治。

2动静载作用下冲击地压的启动条件

分析冲击地压的发生原理，要从两个方面来思考，一方面是从系统内静载荷来考虑煤层的压缩弹性能和弯曲弹性能，另一方面是从系统外动载荷来考虑矿区爆裂瞬间的压缩弹性能。

2.1冲击地压的能量来源

冲击地压可以分为静载冲击地压和动载冲击地压。静载冲击地压的能量来源为煤层围岩的近场系统内静载荷，冲击地压发生的临界值会在静载作用的缓慢作用下逐渐达到，最后在外界扰动下发生。动载冲击地压能量来源包括系统内的静载荷也包括系统外动载荷。动载冲击地压会在外界的强烈作用下瞬间释放，从而诱发煤岩体的压力爆发。

2.2冲击地压的启动条件

根据之前发生的大量冲击地压的实际案例来进行分析，我们可以发现，冲击地压的形成既受到来自系统内静载作用的影响，也起到了系统外动载的作用。在冲击地压发生的瞬间，煤层的岩体会急剧大量 的喷射而出，对基岩造成严重的破坏。但在这种严重的破坏过程中，冲击源并不一定在岩层的爆炸区附近。根据过往的数据现实，这种能量源通常远离冲击破坏的位置，因此，煤层失去稳定性的原因还在于动载作用带来的能量破坏效果涮。另一方面，随着距离的增加，动载作用会增强，而能量源所处的位置通常处于震源附近的自由面上。比如压力较大的构造区和煤柱压力区。这些都表明，在冲击地压发生之前，该爆炸区域的煤层所受到的压力状态才是影响冲击地压的根本因素。

2.3不同岩层的冲击地压发生情况

根据煤岩层的结构和岩体的自身性质，可以将煤岩系统分为三种不同的情况，具体包括以下三种。第一，稳定平衡的岩层系统。在这种煤岩系统之内，静载荷的数量值比较小，从其结构来看，该处岩层也处于比较稳定的平衡状态，即便有动载荷的参与也难以启动冲击地压。第二种，静态的平衡的岩层系统。这种系统自身的静载荷较大，仅靠自身压力，难以产生足量的冲击地压力量。但在强烈动载的冲击下，该岩层可以瞬间达到冲击地压产生所需的压力水平，并同时释放大量的能量，造成顶层断裂型的冲击地压活动。第三种，极限的平衡的者层系统。在这种系统内部，自身所具有的静载荷足够大，冲击地压启动所需要的能量可以通过积累缓慢的达到，这时，岩层的平衡状态趋近临界点。当外界的环境发生轻微的变化时，都可能破坏这种平衡状态，诱发冲击地压。极高的压力作用的压缩型的冲击地压一般来说就属于这种情况。

3冲击地压的防治技术

冲击地压一旦发生，其带来的破坏程度十分严重。因此科学合理的防治冲击地压十分重要。防治冲击地压要从其发生时的区域的特征和发生时所表现出来的特征来分析，根据其表现出来的不同特点，采取有针对性的防治措施。

3.1静载冲击地压的防治技术

静载作用影响下的冲击地压，所表现出来的特点包括，煤岩体在处于极限平衡的状态下，外界的轻微扰动诱发煤岩体的失衡，这种受力失衡容易导致岩体受到压力而爆发破坏性的爆炸。即如果煤层具有较好的结构环境，比如煤层的硬度较大，完整性较好，那么煤层就容易发生冲击地压。在这种条件下，对煤层的性质进行改变，使煤层不具备储存弹性能的能力，将有助于降低冲击的危险性。因为煤层所接受到的压力将难以集中到一个区域，或者将煤层所受到的压力转移到媒体的深部，这就能增加煤层受到压力的缓冲区域。因而对于消除冲击地压所带来的威胁具有极为明显的作用。具体来说，包括向煤层注水和对煤层采取卸压爆破的方法，这样可以煤层深部区域的局部区域产生裂隙，能有效降低煤层的静载。

3.2 动载冲击地压的防治技术

动载冲击地压所造成的矿区坍塌表现为煤层岩体所承受的压力在瞬间突破其临界点，并爆发出来，形成强烈的破坏作用。具体来说，在动载冲击地压的作用下，冲击地压会造成岩层顶板大面积区域的断裂和坍塌，这种现象表现为动载起主导作用的冲击地压的顶板活动。这种活动发生的原因是，处于准静态平衡状态的煤层岩体会在顶板活动的情况下突破岩体的极限平衡状态，释放出大量的能量，这种能量会破坏煤层岩体的结构。为了防止这种类型的冲击地压，首先应当降低煤层岩体静载。除了降低煤层岩体的静载，还可以弱化煤层岩体的冲击动载，降低煤层顶板岩所聚集的能量。即通过弱化顶板来降低煤体顶板岩层的能量聚积，促进煤层顶板压力的释放。缓解这种顶板压力的方法包括以下几种，即采用如使顶层断裂的爆破手段和水压致裂等方式。这些措施能有效的缓解动载冲击地压。

4结束语

煤矿采矿区的安全日益受到了人们的重视，矿区的安全涉及到了国家的财产安全和人民的生命安全，需要不断提高矿区的安全技术水平。而对于矿区冲击地压这种重大灾害现象，需要对其加以研究防治。文章基于冲击低压发生的原理，从动载和静载两个方面来对冲击低压发生的情况进行分析，洞察这种灾害现象的启动条件，并根据其爆发的原因来分析对冲击地压的防治技术。文章中的方法对于推动矿区灾害预防有着积极的作用。

参考文献：

[1]尤小明.动静载叠加扰动对巷道围岩的冲击破坏[J]，金属矿山，2017 (06)：56-60.

[2]李振雷.厚煤层综放开采的降裁减冲原理及其工程实践[D]，中国矿业大学，2016.