1、卸压地槽在防治冲击矿压的应用【摘要】针对发生强烈矿山压力显现现象，分析发生冲击的原因，我矿采用了施工卸压地槽的措施。使井下巷道围岩整体稳定性得到提高，保证了煤矿安全生产的顺利进行。 According to the strong mine pressure phenomenon, cause analysis of impact of the measures, mine pressure relief the construction of the geosyncline. The overall stability of surrounding rock of roadway is imp
2、roved, ensure the safety of coal production run smoothly. 【关键词】矿山压力；卸压地槽；卸压 Mine pressure; pressure relief geosyncline; pressure relief 煤峪口矿从 2003 年开始发生较大规模矿山压力显现，当年发生两次，进入 2005 年后，发生频率增加，累计发生五次较大的矿山压力显现，和2003 年相比显现强度和破坏程度也愈来愈大，影响巷道通风和运输以及人员、设备安全。2012 年 8 月 19 日 21:40 在 14#层 8706 斜井和 307 轨道巷巷道内 8705
3、 车场发生强烈矿山压力显现现象为我矿 14#层 307 盘区首次强烈矿山压力显现。 14#层 307 盘区轨道巷在盘区皮带巷西侧，紧邻工作面，巷道与上覆11#层层间距 2.416.9m，该巷沿煤层底板掘进，毛断面为矩形断面，采用锚杆、锚索，架 U29 拱形棚双重支护。该巷目前为我矿受矿压压力破坏最严重的巷道。8704 工作面至 8708 工作面一段均不同程度受矿压影响。主要体现为顶板下沉、底板鼓起，两帮位置，支护不同程度变形。 冲击地压是极其复杂的矿山动力现象，所以冲击地压的发生原因也是多方面的，而冲击地压的防治措施分为两大类，一类是区域性的措施（合理确定开拓部署和开采方法、煤层预注水、顶板预
4、注水） ，另一类为局部性措施。对冲击地压进行研究的结果必然要落实到防治措施上，以达到安全生产的目的。卸压地槽属于局部性防治措施，是针对已经形成冲击危害或是具有潜在危险的地段进行解危处理。为了对此次 14#层8706 斜井和 307 轨道巷巷道内 8705 车场发生强烈矿山压力显现现象进行治理，以及为此后该段巷道的安全考虑，结合本矿实际情况，采取卸压地槽对其进行卸压。 一、冲击矿压发生的机理 古典的冲击矿压理论主要着眼于岩体或矿体的破坏原因，认为应力大于岩体或矿体强度是发生冲击的原因。 从 20 世纪 50 年代起逐渐形成的近代有关冲击矿压的理论，认为冲击矿压发生时，矿体围岩力学系统应达到其力学
5、极限平衡条件。对其原因的解释有以下三种不同理论，即能量理论、刚度理论和冲击倾向理论。 （一） 能量理论 能量理论认为：矿体围岩系统在其力学平衡状态破坏时所释放的能量大于所消耗的能量时，即产生冲击矿压。其判断依据为： WR围岩所释放的能量； a围岩能量释放的有效系数； WE矿体所释放的能量； 矿体能量释放的有效系数； WP消耗于可浮矿体围岩交界处和破坏主力的能量。 （二） 刚度理论 刚度理论起源于刚性压力机理论。其基本原则是：矿山结构（矿体）的刚度大于矿山负荷系统（围岩）的刚度是产生矿压的必要条件。 （三） 冲击倾向理论 产生冲击矿压的介质一般都具有一定的力学性质。煤岩介质是否具有冲击破坏的可能
6、性，即冲击倾向性，这是产生冲击矿压的内在因素。 冲击矿压发生的影响因素： 冲击矿压发生的原因是多方面的，但总的来说可以分为三类，即：自然的、技术的和组织管理方面的。 自然因素中，最基本的因素是原岩应力。主要由岩体的重力和构造残余应力组成。井巷周围岩体的应力由采深决定，而构造残余应力则很难预计，也很难研究。此外断层附近也会出现相当大的水平应力。褶曲附近的情况也可能如此。 实践表明，在一定的采深条件下，比较强烈的冲击矿压一般会出现在煤系地层中具有强度高的岩层情况下，特别是在煤层顶板中有坚硬厚层砂岩的情况。冲击地压危险的倾向是由煤岩的特性决定的。总的来说，煤的强度大，弹性好，冲击矿压的倾向性就高。但
7、并不是说，强度小和弹性差的煤层不会发生冲击矿压。只是在这种情况下，发生冲击矿压的应力值比强度大，弹性好煤大得多，并且取决于加载方式和加载速度。 从发生冲击矿压的技术因素分析，首先是开采引起局部应力集中。其主要因素是开采系统不完善，或者具有坚硬的顶板，较大的悬顶，造成较大的应力集中，或者是由于开采历史造成的，如煤柱停采线造成的应力集中传递到邻近的煤层。 从生产实践来看，生产的集中化程度越高，越容易发生冲击矿压。开采设计或防治措施无法实现，是冲击矿压危险增加的因素之一。主要是多煤层开采情况下，还有多种自然灾害一起出现，如冲击矿压、火、瓦斯等。但有时无法选择更有效的冲击矿压防治措施。 二、本方案要解
8、决的问题和创新点 冲击矿压是压力超过煤岩体的强度极限，积聚在巷道周围煤岩体的能量突然释放，在井巷发生冲击，动力将煤岩抛向巷道，同时造成破坏，对安全生产产生极大地危害。根据发生的位置可分为煤体冲击和围岩冲击，我矿此次发生强烈矿山压力显现属于底板冲击的围岩冲击。局部性冲击矿压防治措施有卸压地槽、卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破、煤层高压注水等措施。针对此次发生强烈矿山压力显现现象，我矿采用了施工卸压地槽的措施。 卸压地槽的施工方法是在具有冲击危害的巷道底板（高应力区）钻直径为 42mm 的钻孔，钻孔深度为 2.0m，钻孔间距为 1.0m，钻孔中心距巷道一侧为 0.3m，然后进行爆破。爆破形成地槽，地槽
9、周围的煤岩体应力受力状态发生了变化，使煤岩体应力降低，支承压力的分布发生变化，峰值的位置向煤岩体深部转移，从而进行解危处理。 由于巷道周边围岩卸压的结果，使原来作用于周边围岩的高应力向卸压区以外的岩体深部转移。该处岩体因处于三向应力状态，具有较高的强度，即使在较高应力的作用下也不致被破坏。于是在应力增高区内的岩体便形成了一圈自承岩环。自承岩环主要承受掘巷的集中应力，使岩体的自承能力得到充分的发挥。同时在它的支承和保护下，又使卸压区内的岩体得以保持稳定。另一方面，结构和完整性并未完全遭到破坏的卸压区内的围岩，相当于在自承岩环的内圈形成了一定厚度碹，向自承岩环提供侧向约束力，可增加自承岩环强度和稳定性，从而使围岩的整体稳定性得到显著提高。 三、结语 该项卸压地槽施工设计已在此次 14#层 8706 斜井和 307 轨道巷巷道内 8705 车场发生强烈矿山压力显现现象中得到了很好的应用。对于确保我矿生产系统的畅通、保证安全高效生产等方面具有十分重要的作用。该项技术的应用不仅推动了我矿在研究“矿山压力与岩层控制基本规律”技术上的进步，而且在矿井设计、安全高效生产、矿井绿色开采等方面取得了显著的成效，保证了煤矿安全生产的顺利进行。
