煤矿开采中冲击地压影响因素分析及预防措施

煤矿开采中冲击地压影响因素分析及预防措施

计剑

陕西华彬雅店煤业有限公司雅店煤矿  陕西咸阳 713507

摘要：本文深入分析了煤矿开采过程中冲击地压的影响因素，并针对性地提出了有效的预防措施。通过探讨地质条件、开采深度、煤岩物理力学特性以及开采技术等因素对冲击地压的作用机制，明确了各因素如何单独或共同作用引发冲击地压灾害。在此基础上，提出了包括煤层注水软化、优化开采设计、加强巷道支护、实施监测预警系统在内的综合预防措施，旨在降低冲击地压的发生频率和减轻其危害程度，为煤矿安全生产提供技术支持和参考。

关键词：煤矿开采；冲击地压；影响因素；预防措施；地质条件；开采深度；煤岩物理力学特性

引言

煤矿开采作为能源生产的重要领域，其安全生产一直是社会关注的焦点。然而，在开采过程中，冲击地压作为一种严重的矿山动力灾害，严重威胁着矿工的生命安全和矿井的正常运营。冲击地压具有突发性强、破坏力大、难以预测等特点，一旦发生往往造成重大损失。因此，深入研究冲击地压的影响因素，制定科学合理的预防措施，对于提高煤矿安全生产水平具有重要意义。

一、煤矿开采中冲击地压的影响因素分析

（一）地质条件因素

地质条件是影响煤矿开采中冲击地压发生的重要因素之一。地质构造的复杂性直接决定了矿区的应力分布状态。在断层、褶皱等地质构造发育的区域，应力集中现象明显，易发生冲击地压。此外，煤层的赋存条件，如煤层的厚度和倾角，也显著影响冲击地压的发生。厚煤层开采时，由于上方岩层悬露面积大，易形成冲击性矿压；而煤层倾角的变化则会影响岩层的稳定性，增加冲击地压的风险。顶底板岩性及其稳定性同样重要，坚硬的顶底板岩层在受到开采扰动后，更可能积聚能量并突然释放，导致冲击地压的发生。

（二）开采深度因素

随着煤矿开采深度的增加，地应力逐渐增大，这是导致冲击地压发生频率和强度增加的主要原因之一。开采深度的增加不仅增加了上覆岩层的重量，还使得原岩应力状态发生显著变化，导致应力集中区的范围和强度扩大。研究表明，当开采深度达到一定临界值时，冲击地压的发生概率会显著增加。因此，在深部开采过程中，必须高度重视冲击地压的防治工作，采取有效措施降低地应力集中程度，确保矿井安全生产。

（三）煤岩物理力学特性因素

煤岩体的物理力学特性是影响冲击地压发生的重要因素。煤岩体的强度、弹性模量等力学参数决定了其抵抗变形和破坏的能力。当煤岩体强度较高、弹性模量较大时，其积聚和释放能量的能力也较强，易发生冲击地压。此外，煤岩体的含水性和节理裂隙发育情况也会影响其物理力学特性。含水煤岩体在受到开采扰动后，更易发生软化、膨胀等现象，降低其强度；而节理裂隙的发育则增加了煤岩体的非均质性和各向异性，使得应力分布更加复杂，易引发冲击地压。

（四）开采技术因素

开采技术的选择与应用对冲击地压的发生具有重要影响。采煤方法的选择应充分考虑矿区的地质条件和煤层赋存情况，避免采用易引发冲击地压的采煤方法。例如，在地质构造复杂、煤层厚度变化大的区域，应优先采用长壁式采煤法，以减少应力集中和冲击地压的发生。此外，巷道布置与煤柱留设方式也是影响冲击地压的重要因素。合理的巷道布置可以优化应力分布状态，降低冲击地压的风险；而煤柱的留设方式和尺寸则应根据实际情况进行科学确定，以避免形成应力集中区。同时，支护技术与工艺水平也是防治冲击地压的关键。采用高强度、高刚度的支护材料和技术手段，可以有效提高巷道的稳定性和承载能力，减少冲击地压的发生。

二、煤矿开采中冲击地压的预防措施

（一）煤层注水软化技术

煤层注水软化技术是预防冲击地压的一种有效手段。该技术通过向煤层中注入高压水，使煤层中的煤体湿润、软化，从而降低煤体的强度和弹性模量，减少其积聚和释放能量的能力。注水过程中，水分能够渗透到煤体的微裂隙和孔隙中，形成水压支撑，有助于维持煤层的稳定性。在选择注水参数时，需根据煤层的具体条件，如煤质、裂隙发育情况等，合理确定注水压力、流量和注水时间，以达到最佳的软化效果。同时，注水工艺需严格遵循安全规程，确保注水过程中不发生安全事故。为保障注水效果，还需定期检测煤层的含水率变化，并根据检测结果调整注水方案。

（二）优化开采设计与布局

优化开采设计与布局是预防冲击地压的重要措施之一。首先，应合理确定开采顺序与方向，避免在地质构造复杂、应力集中区域优先开采，以减少开采过程中的动压影响。其次，通过科学合理的巷道布置，可以优化应力分布状态，降低冲击地压的风险。在巷道设计时，应充分考虑煤层的赋存条件、顶底板岩性及其稳定性等因素，选择合适的巷道断面形状和尺寸，确保巷道的稳定性和安全性。此外，还应合理留设煤柱，避免煤柱尺寸过大或过小导致应力集中或支护困难。通过优化开采设计与布局，可以显著降低冲击地压的发生概率。

（三）加强巷道支护与稳定性控制

加强巷道支护与稳定性控制是预防冲击地压的关键措施。在巷道掘进和开采过程中，应优先采用高强度、高刚度的支护材料，如锚杆、锚索、喷浆等，以提高巷道的承载能力和稳定性。支护结构的设计应充分考虑巷道的受力特点和变形规律，确保支护结构能够充分发挥作用。同时，在施工过程中应严格控制施工质量，确保支护结构的稳定性和可靠性。此外，还需对巷道围岩进行加固与稳定处理，如注浆加固、挂网喷浆等，以提高围岩的整体性和稳定性。通过加强巷道支护与稳定性控制，可以有效防止巷道在开采过程中发生破坏和失稳现象，从而降低冲击地压的风险。

（四）实施监测预警系统

实施监测预警系统是预防冲击地压的重要手段。随着科技的发展，冲击地压监测技术已经取得了显著进步。通过安装微震监测仪、应力传感器等监测设备，可以实时监测矿区的应力变化情况和地震动态信息。在监测点的布置上，应根据矿区的地质条件和开采情况合理确定监测点的位置和数量，以确保监测数据的全面性和准确性。同时，还需根据监测数据的变化情况及时调整监测方案，以应对可能出现的冲击地压风险。在预警机制的建立上，应明确预警等级和应急响应措施，确保在发现冲击地压前兆信息时能够迅速采取有效措施进行处置。通过实施监测预警系统，可以实现对冲击地压风险的实时监控和预警，为矿井的安全生产提供有力保障。

三、结束语

通过对煤矿开采中冲击地压影响因素的深入分析，明确了地质条件、开采深度、煤岩物理力学特性及开采技术等因素对冲击地压发生的重要影响。针对这些因素，提出了包括煤层注水软化、优化开采设计与布局、加强巷道支护与稳定性控制及实施监测预警系统等在内的预防措施。这些措施在实践中已展现出显著效果，为煤矿安全生产提供了有力保障。展望未来，随着科技的进步和研究的深入，期待在冲击地压预测预警、支护技术革新及跨学科合作等方面取得更多突破。同时，加强煤矿企业的安全管理，提高员工的安全意识和技能水平，也是预防冲击地压、保障煤矿安全生产的重要方向。

参考文献

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