外科理论与实践

关于煤矿冲击地压防治技术的研究与应用 

来源:外科理论与实践 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-01-20

1 煤矿冲击地压的基本概述

冲击地压,其实质就是煤矿开采区周围的煤岩体,在力学平衡状态被破坏的情况下受弹性变形能量瞬间释放的影响,产生的一种具有突发性的剧烈破坏动力现象。冲击地压也就是矿山压力的特殊体现方式,实际显现情况具有明显的特征性,如冲击力强,弹射面积广,同时具有冲击波,弹性振动等情况,会造成煤岩体的瞬间抛出,同时并伴有巨大声响以及气浪现象等等。加强煤矿冲击地压防治技术的研究工作具有非常重要的现实意义[1]。

2 引发冲击地压现象的主要原因与相关理论

(1)主要原因。引发煤矿冲击地压地质灾害的原因较多,但是总体上可分为内在原因与外在原因。内在原因:煤岩体每层之间都具有一定的冲击力,在开采活动中,开采作业面上的岩体会出现活动现象,而煤层原有的应力状态则相对集中;加上煤层本身的物理属性所影响,由此导致冲击地压现象的发生。外在原因方面:在煤矿开采过程中,作业面的影响较大,使得煤体的应力过于集中;或者煤柱的实际尺寸较大,导致煤岩体内部应力高度集中;以及开采施工的周期压强较大;开采频率过高;工作面推进过快等等原因,都会引发煤矿冲击地压现象的发生。

(2)相关理论。①强度理论方面:采场的周边如果应力过度集中,则会使得煤岩体实际所承受的压力处于最大值,当岩体被破坏时,则直接引发冲击地压现象的发生。也就是说岩体的应力发生明显的增大现象,或者岩体的阻力显著降低,都会使得岩体出现直接性的破坏运动,发生煤岩体抛射而引发冲击地压灾害。所以,当煤岩体自身的应力超过系统本身的强度,则已经具备了冲击地压现象发生的基本条件。②能量理论方面:矿体与围岩自身所释放的大量能量,是引发冲击地压现象的基本能量理论。受煤矿开采业不断发展的影响,导致矿山的整体平衡系统被不断的破坏,当矿山释放的能量明显大于消耗的能量,必将引发冲击地压现象。③冲击倾向理论方面:冲击倾向,则为煤岩介质自身具有的破坏力,冲击倾向需要利用精准的数据对引发冲击倾向问题的可能性进行研究分析,这也被称为冲击倾向度。④组合理论方面:如果上述三个理论条件都满足具体的要求,则为组合理论,这是引发冲击地压现象的关键条件[2]。

3 煤矿冲击地压防治技术及具体应用

(1)煤矿压力预测技术。①钻屑率指标检验法。钻屑率指标检验法通常被称为钻孔检验法,具体操作是利用小钻头进行打孔,根据钻进过程实际出屑量的变化情况,实现对岩体内部应力的科学分析与判断,达到综合预判冲击地压现象实际发生位置的根本目标。②工程地震探测法。工程地震探测法主要是利用人工方式进行地震的检测,主要检测内容包括地震的产生条件,实际传播速度等等。结合检测结果进行地震传播速度与时间表的绘制工作,根据所得的地震传播速率来科学预判煤岩体中应力的具体分布情况以及冲击力产生的可能性。③地音与微震监测法。地音与微震监测法是利用微震技术或地音技术对煤岩体中的释放声音进行持续性的检测,并对检测结果的规律进行科学的分析,从而实现对煤岩体冲击性的精准预判。④综合测定法。综合测定法能精准预判煤岩体冲击地压现象的实际产生时间与具体的发生位置。在煤矿压力预测的实际操作过程中,通常是结合具体情况对上述方法进行综合利用,由此提高煤矿压力预测的科学性与精准性。

(2)钻孔卸压技术。钻孔卸压技术,当煤矿面临高应力的开采情况,煤矿自身的弹性作用则会直接破坏煤矿钻孔周围的岩体结构,使得煤层的能量得到及时有效的释放处理,由此科学降低冲击地压对煤矿开采造成的危险。从本质上而言,钻孔卸压技术是有效释放压力与高应力的重要方式,将其科学应用在煤矿的具体开采活动中,能利用钻孔将岩石的高应力进行科学的转移处理,由此确保高应力能在岩体的其他方向得到卸压。与此同时,在该技术的具体应用过程中,要确保钻机选择的科学性与针对性,保障钻杆的长度与直径等方面的参数都满足实际操作的具体要求,并且保证打孔深度与孔距的合理性,实现满足钻孔有效性与开采安全性的双重目标。

(3)卸压爆破技术。在高应力煤层的定点爆破中,卸压爆破技术具有较高的应用频率。在卸压爆破技术的作用下能确保煤层爆破时冲击力产生的危险性得到有效的排除与降低,保障煤矿开采的安全性。同时,卸压爆破作用还会使得煤层周边岩体在爆破中出现岩体裂缝现象,由此改变煤层周边岩体的力学结构,降低煤层周边岩体的实际能量与弹性强度,确保冲击地压的能量与强度都能得到有效的降低,避免由于应力作用不断扩散而提升开采过程的危险性。在应用该技术时,要保障事前准备工作与事后完善工作的有机融合,确保爆破过程中各环节工作都能得到力的支持与保障。

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