時(shí)間：2023-09-24 10:50:42
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中圖分類號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0066-01
煤炭是我國的主要能源，為我國工業(yè)發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)騰飛做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，由于我國煤礦大多是地下開采，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，經(jīng)常會(huì)受到瓦斯、煤塵、水、火、頂板等自然災(zāi)害的威脅。加上技術(shù)裝備相對(duì)落后、災(zāi)害防治措施單一等不利因素，煤礦災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，尤其是煤礦頂板事故，它已經(jīng)對(duì)煤礦產(chǎn)業(yè)造成了巨大的損失。煤礦頂板災(zāi)害具有發(fā)生總量大、頻率高、控制難度和影響力較大等特征，始終處于各類型煤礦事故當(dāng)中的首位。因此，控制頂板災(zāi)害已成為提升煤礦安全作業(yè)狀況的關(guān)鍵性措施。頂板災(zāi)害通常會(huì)受地質(zhì)構(gòu)造條件、煤層存儲(chǔ)條件、開采工藝以及采掘活動(dòng)等因素的影響，因此在防治環(huán)節(jié)必須結(jié)合煤礦的各種條件進(jìn)行綜合分析，同時(shí)對(duì)各項(xiàng)誘發(fā)因素進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)監(jiān)控，將災(zāi)害的影響力降到最低。
1 礦頂板煤災(zāi)害災(zāi)害類型
1.1采煤工作面頂板事故
1.1.1？局部冒頂事故。？局部冒頂事故實(shí)質(zhì)上是已被破壞的頂板失去依托而造成的。就其觸發(fā)原因而言可以大致分為兩部分：一部分是采煤工作（包話破煤、裝煤等）過程中發(fā)生的局部冒頂事故，即在采煤過程中未能及時(shí)支護(hù)已出露的破碎頂板；另一部分則是單體支護(hù)回柱和整體支護(hù)的移架操作過程中發(fā)生的局部冒頂事故。
1.1.2大冒頂事故。？采煤工作面的大冒頂事故也叫采場(chǎng)大面積切頂、落大頂、垮面。由直接頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故，就其作用力的始動(dòng)方向可分為以下兩大類：推垮型事故。包括走向推進(jìn)工作面常發(fā)生的傾向推垮型事故，及傾斜推進(jìn)工作面容易發(fā)生的向采空區(qū)方向推垮型事故；壓垮型事故。包括向煤壁方向壓垮，及向采空區(qū)方向壓垮型事故。由老頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故，壓垮型事故發(fā)生在采用木支架支護(hù)的采場(chǎng)。
1.2巷道頂板事故。？巷道的變形和破壞形式是多種多樣的，巷道中常見的頂板事故按照圍巖破壞部位可分為：巷道頂部冒頂?shù)繇?、巷道壁片幫以及巷道頂、幫三面大冒落三種類型。按照圍巖結(jié)構(gòu)及冒落特征又可分為：鑲嵌型圍巖墜矸事故、離層型圍巖片幫冒頂事故、松散破碎圍巖塌漏抽冒事故以及軟巖膨脹變形毀巷事故等幾種形式。
2 頂板事故的危害
無論是局部冒頂還是大型冒頂，事故發(fā)生后，一般都會(huì)推倒支架、埋壓設(shè)備，造成停電、停風(fēng)，給安全管理帶來困難，對(duì)安全生產(chǎn)不利。如果是地質(zhì)構(gòu)造帶附近的冒頂事故，不僅給生產(chǎn)造成麻煩，而且有時(shí)會(huì)引起透水事故的發(fā)生。在有瓦斯涌出區(qū)附近發(fā)生頂板事故將伴有瓦斯的突出易造成瓦斯事故。如果是采掘工作面發(fā)生頂板事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。
3 頂板災(zāi)害的原因
3.1地質(zhì)條件。對(duì)于一些特殊地質(zhì)的作業(yè)地點(diǎn)，往往會(huì)給頂板維護(hù)帶來極大的難度，如斷層、破碎帶等；這是因?yàn)橥ǔ?huì)有斷層泥存在于斷層帶中，遇到了水分，經(jīng)常會(huì)有軟化坍塌事故的弧線；另外，斷層上下盤的礦體節(jié)理裂隙呈發(fā)育狀態(tài)，縱橫交錯(cuò)構(gòu)造節(jié)理面，且有泥質(zhì)存在于節(jié)理面內(nèi)，這樣就沒有較好的穩(wěn)固性，容易出現(xiàn)圍巖破碎等問題。在頂板管理中，也會(huì)受到破碎巖體的限制影響；主要體現(xiàn)在：在爆破震動(dòng)的影響下，容易有破壞問題出現(xiàn)于這種巖體的微觀結(jié)構(gòu)上，改變巖體，如果有超過位移極限值的位移出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)面上，就會(huì)導(dǎo)致解體崩潰問題出現(xiàn)于巖體結(jié)構(gòu)上，雖然沒有變形發(fā)生，但是卻會(huì)突然冒落。在這種巖體結(jié)構(gòu)中進(jìn)行采掘施工，因?yàn)閹r體沒有較好的抗拉強(qiáng)度，那么巖體的抗拉強(qiáng)度就可以看作為頂板自拱形內(nèi)的巖體重量，當(dāng)暴露面積和時(shí)間達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，巖體自身的抗拉強(qiáng)度無法滿足頂板承受的拉應(yīng)力，都會(huì)導(dǎo)致冒落問題發(fā)生于頂板拱頂范圍內(nèi)的巖石上。
3.2 采煤方法。通過大量的調(diào)查研究我們可以得知，在回采過程中，如果采用了不合理的回采工序，同樣會(huì)導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生。如，沒有設(shè)置支護(hù)空間于煤壁上，在爆破落煤后，沒有進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)，還有就是替換支護(hù)過程中，在回柱放頂時(shí)，有冒頂事故出現(xiàn)于工作面兩端；此外，沒有合理布置炮眼，有著過多的裝藥量，或者老頂來壓等狀況下，都會(huì)導(dǎo)致冒頂事故的出現(xiàn)，需要引起人們足夠的重視，采取一系列有針對(duì)性的措施，保證煤礦作業(yè)的安全。
4 礦頂板煤災(zāi)害整治措施
4.1 對(duì)方案和管理的實(shí)施嚴(yán)格要求。在對(duì)煤礦進(jìn)行開采時(shí)一定要收集各方資料，尤其是煤礦以及煤礦周圍的地質(zhì)資料，然后仔細(xì)制定出設(shè)計(jì)方案，并在煤礦開采過程中，相關(guān)人員一定要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)采掘方案進(jìn)行作業(yè)。仔細(xì)分析礦壓顯現(xiàn)規(guī)律是防止初次來壓和周期來壓造成大面積冒頂事故的有效途徑，必須搞好初次放頂和周期來壓期間的頂板管理，摸索和掌握來壓步距，在來壓前采取加強(qiáng)支護(hù)的措施。同時(shí)煤礦開采還應(yīng)當(dāng)建立并實(shí)施采煤、掘進(jìn)管理程序，消除和控制采掘系統(tǒng)和作業(yè)的危險(xiǎn)源。
4.2 改進(jìn)工程施工工藝。采掘工程頂板的跨度暴露在巷道內(nèi)，如果不采用合理的施工工藝和爆破參數(shù)，也會(huì)加劇對(duì)頂板的破壞或增大暴露面積，不利于頂板的安全管理。合理的施工工藝和爆破參數(shù)，能夠減少對(duì)頂板的爆破震動(dòng)和破壞，從而達(dá)到頂板安全管理的目的。為此，合理布置采掘工程和施工順序。比如，斷層構(gòu)造帶與礦體走向基本一致，施工工程沿著構(gòu)造方向布置，那么頂板受構(gòu)造控制就難以形成設(shè)計(jì)的輪廓，并且將構(gòu)造直接暴露出來，在頂板形成大的構(gòu)造及斷裂面，不利于頂板的安全管理；與構(gòu)造方向垂直布置工程，暴露構(gòu)造較小，便于頂板的安全管理。因此布置工程特別是采礦工程時(shí)，應(yīng)盡量與構(gòu)造面垂直布置。
4.3 科學(xué)維護(hù)支護(hù)設(shè)備 。在對(duì)支護(hù)進(jìn)行維修的過程中，各種技術(shù)都是要嚴(yán)格按照各種安全標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。對(duì)支護(hù)維護(hù)工作的現(xiàn)場(chǎng)也要進(jìn)行管理，例如通過柵欄、警示標(biāo)志等的設(shè)立來防止無關(guān)人員進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行提示，防止頂板事故造成人員的傷亡。當(dāng)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行維修和更換的時(shí)候，要對(duì)頂板及支護(hù)的情況進(jìn)行不定時(shí)的檢查，一定要采用臨時(shí)支護(hù)才能夠進(jìn)行工作，不能夠在沒有支護(hù)的情況下就對(duì)原來的支護(hù)進(jìn)行拆除。
4.4 加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)提升安全意識(shí)。 要將班組長在頂板管理中的作用進(jìn)行充分的發(fā)揮。作為一切工作的落腳點(diǎn)，班組的建設(shè)就是煤礦職工建設(shè)的重要部分。在生產(chǎn)過程中，班組長擔(dān)任一線的指揮，熟悉地掌握了各種情況與資料，能夠在各種情況之下進(jìn)行正確的判斷，通過有效的措施來對(duì)各種情況進(jìn)行處理，有效地避免頂板事故的發(fā)生。煤礦企業(yè)還應(yīng)當(dāng)花費(fèi)一些精力和時(shí)間對(duì)礦區(qū)作業(yè)人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，使他們的安全意識(shí)能夠得到提高，并且積極預(yù)防頂板事故的發(fā)生。
5 結(jié)束語
綜上所述，在煤礦生產(chǎn)中，頂板事故占據(jù)了煤礦生產(chǎn)事故的較大比例，影響到正常的作業(yè)生產(chǎn)，不利于施工人員的生命安全。針對(duì)這種情況，就需要分析頂板事故的發(fā)生原因，結(jié)合工程具體情況，健全和完善相關(guān)的管理制度和方法，對(duì)采煤方法進(jìn)行改善，對(duì)施工工藝等進(jìn)行合理選擇，采取一系列的安全管理措施，促使煤礦作業(yè)生產(chǎn)的安全得到保證。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：煤倉瓦斯；災(zāi)害；措施
引言
對(duì)于高瓦斯礦井選煤廠來說，煤倉普遍存在著瓦斯積聚和超限問題，有時(shí)煤倉瓦斯?jié)舛冗h(yuǎn)遠(yuǎn)超過《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，極大地威脅著選煤廠的安全生產(chǎn)。井下煤炭采掘后經(jīng)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入選煤廠貯煤倉后，堵嚴(yán)煤倉下口，貯煤倉上倉口到煤倉貯煤位間形成盲倉，瓦斯能長時(shí)間、均勻地從煤體中釋放出來，加之倉內(nèi)空氣流通性差，極易造成煤倉上部瓦斯積聚。另外，由于倉內(nèi)貯煤時(shí)間長且多，煤倉下部壓力大，煤中瓦斯不易釋放，因而當(dāng)倉下放煤時(shí)，瓦斯就會(huì)隨煤在出煤口釋放，往往導(dǎo)致煤倉下部倉口處瓦斯?jié)舛容^大，故而在高瓦斯礦井選煤廠中，煤倉瓦斯是十分重大的危險(xiǎn)源。陜西陜煤黃陵礦業(yè)公司一號(hào)煤礦屬于高瓦斯礦井，瓦斯絕對(duì)涌出量已達(dá)100m3/分鐘，其配套的選煤廠設(shè)計(jì)有3個(gè)三萬噸煤倉、3個(gè)一萬噸煤倉，煤倉總貯煤量達(dá)到12萬噸。其中3個(gè)三萬噸煤倉倉直徑達(dá)30米，倉內(nèi)凈高達(dá)60米，其倉容和倉高在國內(nèi)較為少見，屬特大型煤倉。因此，一號(hào)煤礦選煤廠煤倉的瓦斯災(zāi)害較為嚴(yán)重，必須采取有效措施進(jìn)行治理。
1 瓦斯的特性及危害
1.1 瓦斯的物理特性
瓦斯是一種無色、無味的氣體，密度約為0.554g/cm3。瓦斯難溶于水，比空氣輕，擴(kuò)散性比空氣高1.6倍，雖然無毒，但當(dāng)其濃度高時(shí)，會(huì)使人因缺氧而窒息。瓦斯不助燃，但當(dāng)其在空氣中有一定濃度并遇到高溫時(shí)，能引起爆炸。
1.2 煤體中瓦斯的貯存和解吸
瓦斯通常是以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在于煤體的裂隙和孔隙內(nèi)。游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)的瓦斯處于不斷變換的動(dòng)平衡狀態(tài)。在壓力降低、溫度升高或煤體結(jié)構(gòu)受到破壞時(shí)，部門吸附狀態(tài)的瓦斯就輕化為游離狀態(tài)，即發(fā)生解吸現(xiàn)象。煤炭被采掘出后以及在隨后的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，吸附狀態(tài)的瓦斯因煤體結(jié)構(gòu)被破壞，外界壓力減小和溫度升高等因素，一直處于解吸狀態(tài)，因此吸附的瓦斯不斷地從煤體中逸出，散發(fā)到空氣中，當(dāng)處于通風(fēng)不暢通的地點(diǎn)，瓦斯便很容易積聚。
1.3 瓦斯爆炸的條件及危害
瓦斯爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：一是要有一定濃度的瓦斯，瓦斯爆炸的濃度界限一般為5%-16%，但煤塵的混入則可以降低瓦斯的爆炸下限；二是要有一定溫度的引火源，通常為650-750℃，電氣火花、明火、煤自燃、撞擊及摩擦火花等都足以引爆瓦斯；三是要有足夠的氧氣。瓦斯爆炸時(shí)，瞬間溫度可達(dá)到1850-2650℃，爆炸壓力可達(dá)0.75-1.03Mpa，是正常大氣壓力的7-10倍。這種高溫、高壓的氣流，形成強(qiáng)大的爆炸沖擊波，以極快的速度自爆炸點(diǎn)向四周沖擊，可直接摧毀設(shè)備，并造成巨大的人員傷亡。
2 國內(nèi)選煤廠煤倉瓦斯災(zāi)害的案例
我國高瓦斯礦井選煤廠發(fā)生瓦斯事故的案例也很多，在此列舉幾個(gè)典型案例。
2.1 案例1
山西焦煤集團(tuán)屯蘭煤礦屬于高瓦斯礦井，屯蘭礦選煤廠是一座設(shè)計(jì)入選原煤能力4Mt/a的大型煉焦煤選煤廠，有原煤倉4個(gè)，產(chǎn)品倉4個(gè)。2001年5月，屯蘭選煤廠焊工在產(chǎn)品倉上部對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)橫梁的插板進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)，在沒有任何安全措施的情況下，致使電焊火花掉入產(chǎn)品倉內(nèi)，引起瓦斯爆炸，造成該電焊工重傷。
2.2 案例2
1991年至今，山西陽泉煤業(yè)集團(tuán)選煤廠共發(fā)生瓦斯事故11起，其中新景礦選煤廠發(fā)生4起煤倉瓦斯事故，分別是1997年11月、1997年12月、1998年4月、1999年5月。
3 一號(hào)煤礦選煤廠煤倉瓦斯災(zāi)害預(yù)防和治理的具體措施
陜西陜煤黃陵礦業(yè)公司一號(hào)煤礦井下瓦斯的絕對(duì)涌出量在100m3/min左右，屬高瓦斯礦井，其配套的選煤廠是一座設(shè)計(jì)入選能力為6Mt/a的特大型選煤廠，建有原煤倉3個(gè)，單倉倉容為3萬噸，另外還有3個(gè)地銷產(chǎn)品倉，單倉倉容為1萬噸。這些煤倉自2011年3月份建成投用以來，發(fā)現(xiàn)煤倉的瓦斯涌出量較大，尤其是三個(gè)3萬噸的大型煤倉放煤時(shí)，煤倉下部倉口的瓦斯涌出量很大，并在倉口上方的隅角積聚，這些部位的瓦斯?jié)舛纫殉^1%，有時(shí)甚至達(dá)到2%左右，給選煤廠的安全工作帶來了很大隱患。為了有效的預(yù)防和治理煤倉的瓦斯災(zāi)害，我們結(jié)合具體情況，采取了以下一些具體措施。
3.1 加強(qiáng)瓦斯災(zāi)害的宣傳教育，強(qiáng)化職工的瓦斯意識(shí)
針對(duì)地面職工對(duì)瓦斯的危害認(rèn)識(shí)不到位，瓦斯事故安全意識(shí)淡薄的現(xiàn)實(shí)狀況，我們狠抓宣傳教育工作。一是組織全體職工學(xué)習(xí)煤礦瓦斯的基本知識(shí)，認(rèn)清選煤廠煤倉瓦斯的危害。二是搜集了大量國內(nèi)選煤廠瓦斯事故的案例，在班前會(huì)上給職工講解。三是從礦上職教部門借來瓦斯爆炸事故的光碟，在學(xué)習(xí)室播放組織職工觀看，通過強(qiáng)烈的視覺沖擊和慘痛的事故現(xiàn)場(chǎng)，震撼教育職工。
3.2 防止瓦斯積聚
防止瓦斯積聚可采取自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)和強(qiáng)制抽放等措施。一是加強(qiáng)各處煤倉上部抽放風(fēng)機(jī)的管理。我們將煤倉上部抽放風(fēng)機(jī)的運(yùn)行監(jiān)護(hù)工作落實(shí)到每班的崗位工，作為其設(shè)備監(jiān)護(hù)和班后交接的一項(xiàng)工作，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)上報(bào)廠部，迅速安排人員解決，并且落實(shí)專人（安監(jiān)員）對(duì)各風(fēng)機(jī)實(shí)行定期倒換運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)停運(yùn)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制進(jìn)行維護(hù)和檢修。二是針對(duì)煤倉下部瓦斯涌出較大的情況，我們首先加強(qiáng)倉體周圍換氣扇的運(yùn)行管理，要求所有換氣扇頭必須24小時(shí)開啟運(yùn)行，出現(xiàn)問題及時(shí)修復(fù)；其次要求倉體四周的所有門窗全部打開，加強(qiáng)自然通風(fēng)；再是對(duì)煤倉放煤口上部的各處盲區(qū)、隅角進(jìn)行填充、封堵，消除易發(fā)生瓦斯積聚的通風(fēng)死角；另外針對(duì)放煤時(shí)倉上瓦斯涌出大的情況，我們?cè)诿簜}下皮帶間安裝了兩臺(tái)11千瓦的局部風(fēng)機(jī)，當(dāng)放煤時(shí)將風(fēng)機(jī)開啟，用風(fēng)筒對(duì)倉口上方強(qiáng)制通風(fēng)，將瓦斯吹散，以防止發(fā)生積聚。
3.3 設(shè)計(jì)、安裝抽放設(shè)施
為從根本上解決三個(gè)3萬噸大型煤倉下部的瓦斯隱患，我們又在每個(gè)煤倉下部增加安裝了兩臺(tái)抽放風(fēng)機(jī)，并配套了抽放管路至每個(gè)放煤倉口的上方，及時(shí)抽排放煤時(shí)涌出的瓦斯。這樣，在冬季來后，即使倉體四周的門窗關(guān)死，也能保證瓦斯的抽放，防止瓦斯積聚。
3.4 嚴(yán)管火源
火源是引發(fā)瓦斯事故的一個(gè)重要原因，必須從嚴(yán)管理。
（1）防止明火。煤倉上下禁止使用明火、吸煙、無安全措施施工等現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)肅追查，從重處理。
（2）杜絕失爆。煤倉上下各類電氣設(shè)備全部按防爆標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理，杜絕各類失爆現(xiàn)象。我們與施工方配合，對(duì)煤倉上下所有電氣設(shè)備逐臺(tái)進(jìn)行了防爆標(biāo)準(zhǔn)整改，并定期檢查。
（3）防止其他火源。主要是防止機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和檢修安裝過程中產(chǎn)生的摩擦、撞擊火花，對(duì)有可能出現(xiàn)的這類火源及時(shí)預(yù)防。
3.5 建設(shè)和完善瓦斯的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)
可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)是全天候監(jiān)控瓦斯?jié)舛仁欠癯瑯?biāo)的重要保證，為更好的防治煤倉瓦斯，在完善抽放系統(tǒng)的同時(shí)，我礦正在積極籌備建設(shè)選煤廠瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，并將并入全礦井的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一管理。
4 結(jié)束語
論文摘要：本文系統(tǒng)分析了煤層注水的鉆孔布置和注水參數(shù)的合理確定方法，并結(jié)合實(shí)際的研究項(xiàng)目論述了煤層注水對(duì)防塵、防治沖擊地壓、防火、降溫及對(duì)放頂煤開采提高回采率和產(chǎn)量的重要作用。
1前言
隨著煤礦開采強(qiáng)度的增加，煤礦安全問題也越來越突出。象瓦斯、煤塵爆炸;沖擊地壓、煤與瓦斯突出及并下火災(zāi)等。一旦發(fā)生，不但危及工人的健康與安全，甚至使礦井停產(chǎn)，嚴(yán)重的會(huì)摧毀礦井.因此，國內(nèi)外都非常重視對(duì)其的研究和治理工作。而煤層注水是煤礦井下治理以上災(zāi)害的綜合性理想措施，也是保證井下安全的有效途徑。
2. 煤層注水鉆孔布置及鉆孔參數(shù)
2.1鉆孔布置
根據(jù)煤層的滲透特性，煤層的厚度，工作面長度及巷道布置等.有單向(圖l、圖5)、雙向(圖2、圖3、圖4)及扇形鉆孔布置(圖3、圖5)方式。單向鉆孔布置就是在回風(fēng)巷或進(jìn)風(fēng)巷中打鉆孔的布置方式。雙向鉆孔布置就是在回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷中平均布置鉆孔的方式。而扇形鉆孔布置則是由于煤層厚度太大，在垂直于頂?shù)装宸较蛎簩拥臐B透性較差的情況下，在同一斷面(為了打鉆方便和阻止鉆孔間的串水)布置多個(gè)孔的布置方式。在實(shí)際注水中，可根據(jù)具體條件進(jìn)行選擇。
2.1.2封孔
為了使鉆孔中的壓力水不至于從巷幫被壓酥的大裂隙中跑掉，一般要求封孔深度要大于煤層由于礦山壓力作用被壓酥帶的寬度。對(duì)于扇形鉆孔布置，為了不使鉆孔間相互串水，封孔深度一般在10~2腸rn之間，實(shí)踐證明深封孔有利于提高煤層注水的效果，現(xiàn)在常用的封孔方式有封孔器和水泥砂漿兩種。封孔器封孔效果不佳，且不宜實(shí)現(xiàn)長期間斷性注水。水泥砂漿封孔效果好、可靠，是較理想的封孔方式。為了解決注水或瓦斯抽放等的封孔問題，在“七·五”期間我們研制了SLB型水泥砂漿封孔泵，用該泵封孔最大封孔深度>25m。封孔時(shí)，將適當(dāng)配比的水泥砂漿〔水:水泥:砂子(一0.5:1:1〕裝入泵中，將輸出管頭固定在有注水管(抽放瓦斯管)的鉆孔口部，開泵時(shí)將水泥砂漿壓入鉆孔，實(shí)現(xiàn)水泥砂漿的深封孔。該封孔方法，一個(gè)班可封5~6個(gè)孔(>10111)且注水效果好，是較理想的封孔設(shè)備。
2.2煤層注水參數(shù)
2.2.1煤層注水滲流方程
對(duì)于薄及中厚煤層一般用一維滲透來描述
對(duì)于厚及特厚煤層，水在其中的滲透多用二維非線性滲流來描述，其方程為:
上述方程，一般用有限元方法求解，求解后結(jié)果與實(shí)際吻合較好。在此不詳細(xì)討論，下面敘述一種現(xiàn)場(chǎng)常用的方法。
2.2.2注水壓力
煤層注水壓力一般要求大于煤層中瓦斯(或其它氣體)壓力，又小于煤層被水壓裂的壓力，可由下式給出。
2.2.3注水t及注水流t
對(duì)于扇形鉆孔或其它布置方式，鉆孔注水量，用鉆孔所濕潤的煤量來計(jì)算。
Q=Kmq(5)
在靜壓注水中，注水流量隨鉆孔中注水阻力的變化而變化，是一不定值;在動(dòng)壓注水中，若泵的流量和同時(shí)注水孔數(shù)定后，單孔注水流量就是一確定值。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，若注水時(shí)間允許，應(yīng)采用長時(shí)間小流量注水對(duì)煤層濕潤的效果較理想。
3煤層注水對(duì)各種災(zāi)害的治理效果分析
煤層注水對(duì)防治沖擊地壓、防塵、防火降溫和軟化頂煤提高回采率等都起著很重要的作用?，F(xiàn)分述如下。
3.1煤層注水防治沖擊地壓
煤層注水是一種防治沖擊地壓的非常有效的措施，它通過注水軟化煤體，改變煤體的結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)，來改善煤層開采過程中能量釋放的均勻性，瞬時(shí)性和穩(wěn)定性，達(dá)到防治沖擊地壓的目的。
3.1.1某礦注水前后沖擊性分析
煤體在受力時(shí)聚積彈性能并產(chǎn)生沖擊式破壞的能力是煤巖介質(zhì)的固有屬性，稱為沖擊傾向。煤層產(chǎn)生沖擊地壓主要與煤層地質(zhì)，頂?shù)装鍡l件，開采方法，煤的強(qiáng)度，彈性，內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角等有關(guān)系。若煤的強(qiáng)度、彈性、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等較小，而破壞過程較緩慢，塑性大，其沖擊傾向就小。而煤層注水濕潤煤體后，就可以降低強(qiáng)度，內(nèi)摩擦角等，使煤體顯著塑化，從而降低其沖擊傾向。表l為某礦注水前后各參數(shù)的值。
3.1.2效果分析
通過上述測(cè)試數(shù)據(jù)表明，煤的彈性模量降低44.8%，C(單軸抗壓強(qiáng)度)、列內(nèi)摩擦角)值分別降低11.2%和70.6%。煤層注水后既降低了煤體的應(yīng)力集中程度，又?jǐn)U大了煤壁前方應(yīng)力降低區(qū)的寬度，從而增加了低抗破壞的側(cè)向阻力，另外上覆巖層在未開采前與煤體是同一力學(xué)體系，兩者相互制約又相互作用。上覆巖層應(yīng)力分布特性對(duì)沖擊地壓起著非常重要的作用。煤層注水后，可使巖層中應(yīng)力集中峰值向深部移動(dòng)，分布范圍加大，峰值降低，因此工作面附近一定范圍內(nèi)的應(yīng)力下降，這種變化使頂板斷裂位置向煤壁前方轉(zhuǎn)移，降低了周期來壓對(duì)工作面煤壁的影響，減少了頂板來壓誘發(fā)沖擊地壓的可能性。此外，煤層注水軟化煤體后，使煤體的能量釋放速度顯著下降，破壞形式趨于緩慢，顯著改善了煤體破壞時(shí)能量釋放的穩(wěn)定性。
通過測(cè)試表明，煤體強(qiáng)度下降與注水時(shí)間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，因此采用長時(shí)間小流量注水，宜于降低煤體強(qiáng)度。
綜上所述，煤層注水軟化煤體，可以降低煤體的物理力學(xué)性質(zhì)增大其塑性，減少或防止沖擊地壓的危害。
3.2煤層注水防塵
煤層注水防塵，是防治粉塵產(chǎn)生最有效的措施，它是通過鉆孔并利用水的壓力將水注入即將回采的煤層中，注入煤層中的水沿著煤的裂隙向被裂隙分割的煤塊滲透并儲(chǔ)存于裂隙與孔隙之中，增加煤體的水分，使煤體得到預(yù)先濕潤，以減少采煤時(shí)產(chǎn)生浮游粉塵的能力。
3.2.1煤層注水水分增加效果
煤層注水降低粉塵濃度，主要與煤體的水分含量、注水后水分增量和濕潤均勻程度有關(guān)系。某礦放頂煤工作面，采用單向鉆孔布置方式，動(dòng)、靜壓注水相結(jié)合，封孔用水泥砂漿封孔，工作面長160r，飛，鉆孔長110nl，封孔深度6ln、煤層的孔隙率為10.36%，采用7GB一3.6/160型煤層注水泵，一臺(tái)泵同時(shí)注三孔。該工作面煤層注水的效果非常理想。在原始水分為3.914%這樣高的情況下，還平均使水分增加了1.202%，達(dá)5.116%，最高達(dá)7.72%。并且濕潤較均勻，因而取得了較好的防塵效果。
3.2.2煤層注水對(duì)放頂煤工作面各主要塵源的降塵效果
在注水鉆孔左右10nl范圍內(nèi)天天采樣，以考察煤層注水對(duì)各主要塵源的降塵效果，其所測(cè)結(jié)果見表2所示。
由表2可知，該工作面煤層注水取得了很好的降塵效果。采煤機(jī)司機(jī)處，順風(fēng)、逆風(fēng)割煤時(shí)的降塵率分別達(dá)83.%和69%;采煤機(jī)下風(fēng)流10m處，順風(fēng)、逆風(fēng)割煤降塵率分別為88%和85%;放煤工處為27%;放媒口下風(fēng)流10nl處為31%。因此搞好煤層注水，對(duì)降低工作面粉塵濃度，減少其污染是非常重要的。
3.3煤層注水防火與降溫
上述某礦在煤層注水中，加入了防火阻化劑，使發(fā)火周期由原來的3一6個(gè)月，增邢到5一8個(gè)月，工作面平均月推進(jìn)在50m以上，5個(gè)月后推進(jìn)了250rn以上，工作面遠(yuǎn)離發(fā)火源，使其沒有足夠的氧氣供給而不能夠充分憔燒發(fā)生火災(zāi)，解決了火害問題，注水后溫度由原來的平均盯度左右，下降到平均25.3度，改善了勞動(dòng)條件。
3、之淇層注水提高頂煤放煤效果
在放頂煤開采中，如果煤層比較硬，特別是頂煤較硬，在放煤時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多大塊煤，易使放煤口堵塞，從而使回收率和產(chǎn)量降低。而煤層注水后能夠有效地濕潤和軟化煤體，煤層注水前，煤層，注水后.其單向抗壓強(qiáng)度，注水前為20MPa，注水后為8.SMPa。注水軟化后的煤體大塊少了，頂煤放出率由注水前的74.8%提高到86.3%，日產(chǎn)也由注水前2900t提高到4700t，工效提高了38.2%，機(jī)組故障和截齒損耗大幅度下降，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大大減輕。
4結(jié)論
通過以上分析得出以下結(jié)論:
(1)煤層注水是防治井下災(zāi)害的綜合性措施。并且能夠減少切割能量，提高工效和工作面產(chǎn)量與回采率，是非常有效的措施。
(2)煤層注水的鉆孔布置和注水參數(shù)的合理確定，是影響煤層注水關(guān)鍵的因素(對(duì)于一定的煤層)。
(3)煤層注水能夠改變煤體的結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)，降低煤體的強(qiáng)度，彈性模量，內(nèi)聚力和摩擦角，改善煤體應(yīng)力集中及支承壓力和上覆巖層對(duì)煤體的影響，減少或防止了沖擊地壓的危害。
(4)煤層注水可使煤體水分增加，軟化煤體，減少粉塵產(chǎn)生量。實(shí)踐表明，煤層注水可使采煤司機(jī)及下風(fēng)流10rn處降塵率達(dá)80%。
(5)煤層注水(加入阻化劑)可以使自然發(fā)火周期增大，避免火災(zāi)的危害，還可降低溫度，改善勞動(dòng)條件。
(6)煤層注水軟化頂煤，可提高回采率，工效和產(chǎn)量，減少能耗，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。總之，煤層注水是防治井下災(zāi)害，保證礦井和工人安全的綜合性措施，其推廣應(yīng)用可有效地降低煤礦井下采煤工作面的災(zāi)害事故，改善環(huán)境，提高工效，促進(jìn)安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
1李玉生等:沖擊地壓機(jī)理探討，《煤炭學(xué)報(bào)》，1984(2)
2張延松:煤層注水的計(jì)算機(jī)模擬，1992年煤炭科學(xué)研究總院優(yōu)秀論文
關(guān)鍵詞：沖擊地壓 爆破泄壓 預(yù)防治理
中圖分類號(hào)：C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
Is shallow to talk to blow up to leak to press the technique manages coal mine impact in the prevention ground press disaster in of application
Wang Ji Bin
（Medium coal five set up a 49th project office， Han Dan in Hebei 056003）
Summary：this text mine the foundation of environment characteristic in the analytical Zhao Lou coal mine geology up， inquired into impact ground pressing formatively inside the outside because of and the inside spot split output mechanism.Building up is sound disaster to predict to prevent and cure system and put forward to blow up to unload to press to manage protection measure.
Keyword：the impact ground press to blow up to leak to press to prevent from managing
引 言
沖擊地壓是采場(chǎng)周圍煤巖體，在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時(shí)，由于彈性變形能的瞬間釋放而產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。沖擊地壓是一種特殊的礦山壓力顯現(xiàn)。其顯現(xiàn)強(qiáng)度特征一般為弱沖擊、強(qiáng)沖擊、彈射、礦震、巖爆、煤炮、沖擊波、彈性振動(dòng)等，常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象；其發(fā)生突然劇烈，沖擊波力量巨大，瞬間摧毀巷道、采煤工作面和設(shè)備，傷擊人員。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山東省從1996年至2005年3月份，先后有13處煤礦發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，發(fā)生破壞性沖擊地壓353次，死亡28人，重傷65人，摧毀巷道8 000余米。
近年來，隨著礦井開采深度的不斷增加和開采條件的日趨復(fù)雜，兗州礦區(qū)厚煤層開采的大部分礦井相繼發(fā)生沖擊地壓或礦震事故，對(duì)礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。趙樓煤礦為新建礦井，雖然尚未發(fā)生過沖擊地壓或礦震現(xiàn)象，但是趙樓煤礦開采深度大，地應(yīng)力高，老頂中砂巖巖層厚度較大，3煤由北京煤科院開采研究所鑒定具有強(qiáng)沖擊傾向性且因火成巖侵入導(dǎo)致局部變質(zhì)影響，區(qū)域內(nèi)斷層構(gòu)造發(fā)育，1302運(yùn)順在掘進(jìn)期間，已經(jīng)發(fā)生了多次強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅，因此，加強(qiáng)煤礦沖擊地壓災(zāi)害的預(yù)防與治理工作是煤礦安全生產(chǎn)工作當(dāng)中急需解決的重大問題。
1 沖擊地壓發(fā)生的原因
沖擊地壓發(fā)生原因有內(nèi)因、外因2種因素：內(nèi)因包括煤層本身的物理屬性、煤層原巖應(yīng)力狀態(tài)；外因包括采深、采動(dòng)集中應(yīng)力放炮誘發(fā)等。
1.1 沖擊地壓發(fā)生的內(nèi)因
（1）煤層具有沖擊傾向性
沖擊地壓的發(fā)生與煤巖體物理力學(xué)性質(zhì)有直接關(guān)系。煤科總院北京開采所巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)趙樓煤礦3#煤層沖擊傾向性試驗(yàn)結(jié)果表明，趙樓煤礦3#煤層具有強(qiáng)烈沖擊傾向性，其直接頂具有中等沖擊傾向性。
（2）礫巖活動(dòng)是發(fā)生沖擊地壓的主要力源
趙樓煤礦3#煤層上方基本頂為30余米厚的砂巖層，隨著工作面的推進(jìn)周期性跨落；再上部500～800 m的巨厚礫巖層，礫巖層完整性較強(qiáng)，抗壓及抗拉強(qiáng)度均較大，采后不易冒落下沉，導(dǎo)致礫巖層與紅土層之間產(chǎn)生離層空間。隨著采空面積的加大，巨厚礫巖層形成板狀懸空巖梁，礫巖層原來的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，從而增加了未采3煤層的應(yīng)力水平。當(dāng)板狀礫巖層懸露面積達(dá)到一定程度后，開始緩慢下沉并周期性斷裂跨落，礫巖層的斷裂跨落對(duì)下部的煤巖體產(chǎn)生沖擊載荷，從而加劇了3層煤工作面煤體的應(yīng)力集中程度，導(dǎo)致3#煤層工作面沖擊危險(xiǎn)增強(qiáng)，因此，巨厚礫巖層是發(fā)生沖擊地壓的主要力源。
1.2 沖擊地壓發(fā)生外因
（1）采深大應(yīng)力高
趙樓煤礦首次沖擊地壓發(fā)生在-538m水平，垂深為668 m，即沖擊地壓發(fā)生臨界深度為668m，開采大于該深度就有可能發(fā)生沖擊地壓。目前3煤層工作面開采深度已達(dá)940m，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該深度。隨著工作面采深的加大，自重應(yīng)力已超過3層煤的抗壓強(qiáng)度，較高的原巖應(yīng)力易使煤體產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞。
（2）工作面采動(dòng)集中應(yīng)力和周期來壓的影響
觀測(cè)結(jié)果表明， 3層煤工作面超前支承壓力集中范圍為5～35m，應(yīng)力集中系數(shù)為2.5，但上方礫巖層的超前壓力影響范圍達(dá)120m。因此， 3層煤工作面采動(dòng)集中應(yīng)力對(duì)工作面影響較為明顯。3煤層分層開采時(shí)上分層工作面周期來壓強(qiáng)度最大達(dá)510 kn/m2，來壓較為強(qiáng)烈。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 3煤層沖擊地壓80%發(fā)生在頂板來壓期間，且對(duì)工作面超前壓力影響范圍破壞最為嚴(yán)重。
（3）工作面推采速度的影響
回采工作面推采過大后，工作面煤體集中應(yīng)力得不到及時(shí)釋放，容易造成應(yīng)力集中，因此工作面推采速度也是影響沖擊地壓發(fā)生的因素之一。
（4）放炮誘發(fā)
回采工作面放炮容易造成煤巖體能量釋放，因此工作面放炮是誘發(fā)沖擊地壓的主要工序，據(jù)統(tǒng)計(jì)，趙樓煤礦放炮誘發(fā)沖擊地壓占75%以上。
2 沖擊地壓的分類
沖擊地壓是一種復(fù)雜的礦山動(dòng)力現(xiàn)象，其生成環(huán)境、發(fā)生地點(diǎn)、宏觀和微觀上的顯現(xiàn)形態(tài)多種多樣，以及它的顯現(xiàn)強(qiáng)度和所造成的破壞程度相差很大。
目前主要的、最有價(jià)值的分類方法有以下幾種：
（一）根據(jù)沖擊地壓的物理特征，按發(fā)生原因分（分為三類）
1.壓力型沖擊地壓
其發(fā)生時(shí)，煤柱和巖石將產(chǎn)生爆炸式破壞，如同堅(jiān)硬的巖樣在試驗(yàn)機(jī)上加載至強(qiáng)度極限后發(fā)生爆炸式破壞一樣。
2.突發(fā)型沖擊地壓
其發(fā)生原因是突然加載。是礦層上伏的厚而堅(jiān)硬的老頂懸伸在礦柱上，先是夾緊礦柱并對(duì)它加載。當(dāng)達(dá)到一定跨度時(shí)發(fā)生折斷和垮落，同時(shí)產(chǎn)生壓力波，造成處于極限應(yīng)力狀態(tài)的礦柱發(fā)生瞬時(shí)破壞。
3.爆裂型沖擊地壓
其發(fā)生原因是在直接頂上部或直接底板下部存在塑性夾層。例如，在剛性巖層之間的粘土夾層，一旦條件適當(dāng)被擠壓出來，造成頂?shù)装鍎傂詭r層以沖擊形式爆裂。
（二）根據(jù)沖擊地壓的能量特征，按沖擊時(shí)釋放的地震能大小分（分五個(gè)等級(jí)，表1-1）。
表1-1 按能量特征分類表
1. 微沖擊
表現(xiàn)為小范圍巖石拋出和礦體微震動(dòng)，包括射落和微震。射落是表面的局部破壞，表現(xiàn)為單個(gè)煤（巖）塊彈出，并伴有射擊的聲響。微震是母體深部不產(chǎn)生粉碎和拋出的局部破壞，常伴有聲響和巖體微震動(dòng)。
2. 弱沖擊
少量煤（巖）拋出的局部破壞，伴有明顯的聲響和地震效應(yīng)，但不造成嚴(yán)重?fù)p害。
3. 中等沖擊
急劇的脆性破壞，拋出大量巖石，形成氣浪，造成幾米長的巷道支架損壞和垮落，推移或損壞機(jī)電設(shè)備。
4. 強(qiáng)烈沖擊
使長達(dá)幾十米的巷道支架破壞的垮落，損壞機(jī)電設(shè)備，需要大量的修復(fù)工作。
5. 災(zāi)害性沖擊
使整個(gè)采區(qū)或一個(gè)水平內(nèi)的巷道發(fā)生垮落。個(gè)別情況下波及全礦，造成整個(gè)礦井報(bào)廢。
（三）根據(jù)參與沖擊的巖體類別分（分為二類）
1.煤層沖擊（煤爆）
產(chǎn)生于煤體―圍巖力學(xué)系統(tǒng)中的沖擊地壓，是煤礦沖擊地壓的主要顯現(xiàn)形式。
2.巖層沖擊（巖爆）
高強(qiáng)度脆性巖石瞬間釋放彈性能，巖塊從母體急劇、猛烈地拋出。對(duì)煤礦，是頂?shù)装鍘r層內(nèi)彈性能的突然釋放，又稱圍巖沖擊。按沖擊位置又分頂板沖擊和底板沖擊。頂板沖擊按顯現(xiàn)形式又可分成典型的頂板沖擊和致密頂板巖層突然折斷形成的沖擊礦壓，后者往往伴生強(qiáng)烈的煤層沖擊與底板沖擊。
3 沖擊地壓災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及治理
3.1 沖擊地壓災(zāi)害預(yù)測(cè)方法
（1）經(jīng)驗(yàn)類比法
經(jīng)驗(yàn)類比法是預(yù)測(cè)采區(qū)或工作面沖擊危險(xiǎn)程度和區(qū)域的常用方法。工作面開采或巷道掘進(jìn)前，利用經(jīng)驗(yàn)類比法對(duì)工作面進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)程度劃分，采空區(qū)邊緣、斷層附近、煤柱區(qū)等均為沖擊危險(xiǎn)程度相對(duì)較高的部位，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行防沖治理。
（2）煤粉監(jiān)測(cè)法
煤粉監(jiān)測(cè)是操作方便、效果明顯的一種沖擊危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)措施。監(jiān)測(cè)方法：使用MSZ 12電煤鉆、Φ42套節(jié)麻花釬子配Φ42鉆頭打眼，從孔口開始每米收集1次煤粉，并用彈簧秤稱其重量記錄在記錄表上，每打完1個(gè)孔，必須立即將結(jié)果填入記錄表，當(dāng)監(jiān)測(cè)煤粉量超過危險(xiǎn)煤粉量時(shí)，預(yù)報(bào)有沖擊危險(xiǎn)。再利用電磁輻射法進(jìn)行校核監(jiān)測(cè)，當(dāng)兩種監(jiān)測(cè)手段均有沖擊危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)實(shí)施卸壓爆破，炮后再打1～2個(gè)煤粉監(jiān)測(cè)孔，校驗(yàn)卸壓效果，如不能消除沖擊危險(xiǎn)，必須繼續(xù)實(shí)施卸壓爆破，直至消除沖擊危險(xiǎn)。
（3）工作面礦壓監(jiān)測(cè)法
每班對(duì)上、下平巷超前支柱進(jìn)行阻力監(jiān)測(cè)，找出工作面超前支承壓力影響范圍及應(yīng)力集中系數(shù)，確定超前支護(hù)距離及方式。根據(jù)阻力大小預(yù)報(bào)工作面頂板來壓及應(yīng)力集中區(qū)域。在工作面中部布置2個(gè)測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)間距20m，每個(gè)測(cè)區(qū)包括2個(gè)支架，重點(diǎn)對(duì)工作面支架阻力進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)，然后畫出監(jiān)測(cè)曲線，預(yù)測(cè)工作面頂板來壓情況，結(jié)合其他監(jiān)測(cè)手段預(yù)報(bào)工作面沖擊危險(xiǎn)度。同時(shí)對(duì)每個(gè)支架都安設(shè)自動(dòng)測(cè)壓表，一方面可以對(duì)支架初撐力進(jìn)行監(jiān)控，另一方面可以對(duì)工作面頂板來壓情況進(jìn)行全面預(yù)報(bào)分析。
（4）鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)法
在工作面上、下平巷超前100 m均勻埋設(shè)鉆孔應(yīng)力計(jì)，對(duì)巷道煤體應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。鉆孔應(yīng)力計(jì)設(shè)在上平巷下幫、下平巷上幫，孔口距底板0. 5m，沿煤層傾角布置，孔距20 m，孔深10 m。每小班監(jiān)測(cè)2次，畫出每臺(tái)應(yīng)力計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，找出應(yīng)力集中地點(diǎn)及集中范圍，配合其他手段實(shí)現(xiàn)工作面沖擊危險(xiǎn)的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。
3.2 沖擊地壓災(zāi)害治理
卸壓爆破是對(duì)已形成沖擊危險(xiǎn)的煤體，用爆破方法減緩其應(yīng)力集中程度的一種解危措施。實(shí)施卸壓爆破應(yīng)采取深孔爆破方法，孔深應(yīng)達(dá)到支承壓力峰值區(qū)。裝藥位置越靠近峰值區(qū)，炸藥威力越大，爆破解除煤層應(yīng)力的效果越好。
卸壓爆破能同時(shí)局部解除沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件。即在有沖擊危險(xiǎn)的工作面卸壓和在近煤壁一定寬度的條帶內(nèi)破壞煤的結(jié)構(gòu)（但不落煤），使它不能積聚彈性能或達(dá)不到威脅安全的程度。這樣在工作面前方形成一條卸壓保護(hù)帶，如圖5-9所示，隔絕了工作空間與處于煤層深處的高應(yīng)力區(qū)。顯然，從防治沖擊地壓的角度看，用適量的炸藥，爆破出盡量寬的保護(hù)帶為好。根據(jù)多年的觀測(cè)實(shí)踐證明，如果能保證在工作面前方和巷道兩幫始終保持一個(gè)寬為5～10m的保護(hù)帶，就能防止沖擊地壓的危害。
圖5-9 卸壓爆破示意圖
卸壓爆破屬于內(nèi)部爆破，主要物理作用是使煤層產(chǎn)生大量裂隙。試驗(yàn)表明，爆破使炮孔周圍形成破碎區(qū)和裂隙區(qū)，破碎區(qū)遠(yuǎn)小于裂隙區(qū)。徑向裂隙穿過切向裂隙，說明徑向裂隙擴(kuò)展在前，切向裂隙形成在后，如圖5-10所示。爆破后，沖擊波首先使煤體破裂，繼之爆生氣體進(jìn)一步使煤體破裂，在氣體壓力作用下，煤體沿徑向移動(dòng)，形成切向拉應(yīng)力，產(chǎn)生徑向拉破裂。隨著裂隙的擴(kuò)展，氣體通過裂隙擴(kuò)散到煤體中，與煤體產(chǎn)生熱交換，同時(shí)氣體的體積增大，而溫度和壓力下降。當(dāng)裂隙前端的應(yīng)力強(qiáng)度因子小于斷裂韌性時(shí)，裂隙停止擴(kuò)展。當(dāng)壓力小于臨界值時(shí)，因原先受壓貯存在煤體中的彈性能釋放，使煤體向炮孔中心移動(dòng)，在煤體中產(chǎn)生徑向拉伸作用，導(dǎo)致切向破裂。但徑向裂隙的擴(kuò)展遠(yuǎn)大于切向裂隙。造成煤層性質(zhì)變化的主要因素是徑向裂隙。
圖5-10 實(shí)驗(yàn)室裝置和裂隙分布
a―爆破試驗(yàn)裝置；b―裂隙分布
根據(jù)彈塑性理論，把采煤工作面簡化為平面應(yīng)變的力學(xué)模型。以鮑店礦為例的計(jì)算結(jié)果表明，卸壓爆破使煤壁前方的支承壓力重新分布，應(yīng)力梯度變小，峰值壓力移往煤體深部7m以遠(yuǎn)，如圖5-11所示。屈服區(qū)比爆破前增加近一倍，能量密度明顯減小。
圖5-11 支承壓力分布曲線
說明：實(shí)線為爆破前，虛線為爆破后。
綜上所述，卸壓爆破在煤體中產(chǎn)生大量裂隙，使煤體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，彈性模量減小，強(qiáng)度降低，彈性能減少，破壞了沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件。由于煤體內(nèi)裂隙的長度和密度增加，按照失穩(wěn)理論，還具有致穩(wěn)作用和止裂作用，防止了沖擊地壓的發(fā)生。
實(shí)施卸壓爆破前必須先進(jìn)行鉆屑法檢測(cè)，確認(rèn)有沖擊危險(xiǎn)時(shí)才進(jìn)行卸壓爆破，爆破后還要用鉆屑法檢查卸壓效果。如果在實(shí)施范圍內(nèi)仍有高應(yīng)力存在，則應(yīng)進(jìn)行第二次爆破，直至解除沖擊危險(xiǎn)為止。
為了安全生產(chǎn)，通過卸壓爆破在工作面前方和巷道兩幫形成一個(gè)有足夠?qū)挾龋ù笥?倍采高）的卸壓保護(hù)帶。所以卸壓爆破的深度，對(duì)巷道兩幫應(yīng)等于保護(hù)帶寬度，對(duì)采煤工作面應(yīng)等于保護(hù)帶寬度加上工作面進(jìn)度。
爆破孔的孔深取決于卸壓深度，一般要求等于或大于整個(gè)應(yīng)力集中區(qū)的寬度。由于孔深藥量多，為保證殉爆可用導(dǎo)爆索連接加強(qiáng)引爆。為使藥卷能裝到孔底，可先把藥卷裝在軟管里或用非金屬材料綁扎后進(jìn)行裝藥，如圖5-12所示。
1―彎曲的炮泥卷；2―鉆孔（直徑50mm）；3―帶滑動(dòng)保護(hù)罩的側(cè)翼炮泥；4―藥卷軟管；5一導(dǎo)爆索；6一引爆線；
爆破孔布置方式應(yīng)根據(jù)具體條件確定。通常用煤電鉆打眼，孔徑50～55mm，孔間距4～10m，每孔裝藥量按不超過孔深一半計(jì)算，一般為1.5～3.0kg。鉆孔不裝藥部分必須填滿水炮泥或粘土炮泥。躲炮距離150m，躲炮時(shí)間30～40min以上。
總 論：當(dāng)監(jiān)測(cè)到有沖擊危險(xiǎn)后，應(yīng)立即實(shí)施卸壓爆破。卸壓孔深7～10m，孔間距不>5 m，每次引爆4～5個(gè)卸壓孔，以提高卸壓效果。采用頂板爆破預(yù)防措施時(shí)，應(yīng)首先考慮本工作面爆破為下一臨近工作面預(yù)防沖擊的措施。爆破前必須摸清頂板巖性及結(jié)構(gòu)，明確爆破的層位，選擇合理的爆破參數(shù)，實(shí)踐證爆破泄壓技術(shù)在預(yù)防治理煤礦沖擊地壓災(zāi)害應(yīng)用中是一種行之有效的技術(shù)手段。
作者簡介：王冀斌（1982.10～），男，河北邯鄲人，助理工程師，從事煤礦技術(shù)工作。參考文獻(xiàn)：
管理機(jī)制建設(shè)
建立瓦斯安全管理機(jī)制是避免瓦斯爆炸事故發(fā)生的物質(zhì)源，為了預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)工程中的本質(zhì)安全，做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。
首先，消除瓦斯爆炸的物質(zhì)危險(xiǎn)源。最大限度地抽放瓦斯，抽出開采煤層、鄰近煤層和采空區(qū)等瓦斯源中的瓦斯，減少井下瓦斯涌出量，是提前預(yù)防和控制瓦斯事故的根本措施，可實(shí)現(xiàn)瓦斯環(huán)境中采煤本質(zhì)上的安全。對(duì)于局部聚集的瓦斯，可采用隔離法、分支通風(fēng)法、引風(fēng)法等措施來隔離或者吹散巷道內(nèi)聚集的瓦斯，保障生產(chǎn)安全。其次，建立健全可靠的通風(fēng)系統(tǒng)。強(qiáng)化通風(fēng)的安全管理，保證整個(gè)礦井和井下各個(gè)工作面上都有足夠的風(fēng)量，有效、穩(wěn)定和連續(xù)不斷，保持足夠的風(fēng)速，足以用來稀釋工作面的瓦斯和驅(qū)散涌出的瓦斯，這是防止瓦斯聚積含量超限，避免瓦斯爆炸事故發(fā)生最根本和最有效的措施。因此，要求礦井必須擁有完善的通風(fēng)系統(tǒng)，按要求為井下提供足夠的風(fēng)量。最后，建立礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。配置安全技術(shù)裝備供瓦斯檢測(cè)人員對(duì)整個(gè)礦井井下的瓦斯含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每次監(jiān)測(cè)都要如實(shí)地反映出現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯變化情況，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)填寫在記錄本和瓦斯日?qǐng)?bào)表上，通知現(xiàn)場(chǎng)工作人員。如果有瓦斯積聚超限的異常狀況，應(yīng)及時(shí)采取措施，使之達(dá)到安全要求，真正做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)改變，杜絕瓦斯事故的發(fā)生。
建立火源安全管理機(jī)制。引爆火源的特征主要有電氣火花、放炮火源、摩擦撞擊、吸煙明火等，火源安全管理應(yīng)包括明火、電火花、放炮火花等的管理。通過對(duì)引爆火源的安全管理，可從根本上阻斷瓦斯爆炸所必需的溫度條件，從而有利于控制瓦斯爆炸事故。加強(qiáng)礦井用電安全管理。礦工長期在低電壓供電線路中所養(yǎng)成的帶電接線、搭火、換燈泡等習(xí)慣，如果在井下高壓電力作業(yè)中仍然如此則后果不堪設(shè)想。因此，用于井下的電氣設(shè)備必須進(jìn)行防爆檢測(cè)，合格后才能使用；井下電纜接頭不準(zhǔn)留有明接頭，對(duì)電纜經(jīng)常檢查，防止漏電，設(shè)置漏電保護(hù)器；礦燈必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用，如在井下發(fā)生損壞，嚴(yán)禁在井下打開電池盒或自行修理。加強(qiáng)礦井用火安全管理，嚴(yán)禁在井下吸煙和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以內(nèi)不許存在明火。在井下不準(zhǔn)進(jìn)行電焊和氣焊等焊接作業(yè)，如確實(shí)需要?jiǎng)t必須嚴(yán)格執(zhí)行報(bào)批手續(xù)。加強(qiáng)井下放炮的安全管理。井下作業(yè)時(shí)要對(duì)火藥和雷管進(jìn)行嚴(yán)格管理，實(shí)行審批使用程序。嚴(yán)禁簡化放炮程序、放明炮及明電放炮、多母線放炮、違規(guī)填充炮泥、反向爆破、一次裝藥多次爆破、使用巖石炸藥爆破等。加強(qiáng)摩擦撞擊的安全管理，采煤機(jī)械截割部件上需加灑水噴霧降溫設(shè)備，嚴(yán)禁在井下通風(fēng)不良區(qū)域使用可產(chǎn)生火花的金屬工具和機(jī)械設(shè)備。如果發(fā)生瓦斯事故，搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)須使用專用工具。
建立瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理機(jī)制 。通過定點(diǎn)和不定點(diǎn)，24 小時(shí)不間斷的監(jiān)測(cè)手段，對(duì)瓦斯的狀態(tài)形成一個(gè)可視網(wǎng)，出現(xiàn)異常能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，迅速采取有效的措施，防止瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生。監(jiān)測(cè)監(jiān)控大體可分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重點(diǎn)是管好、用好現(xiàn)有安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控，利用現(xiàn)有的科技手段，對(duì)風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯以及一氧化碳等有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控；利用瓦斯斷電報(bào)警儀、三專兩閉鎖等設(shè)施解決瓦斯超限時(shí)的斷電停機(jī)、瓦斯超限報(bào)警、停風(fēng)就斷電的問題。同時(shí)，監(jiān)測(cè)人員通過監(jiān)視屏幕，不間斷監(jiān)視瓦斯動(dòng)態(tài)情況。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重點(diǎn)是光學(xué)瓦檢儀、便警儀的管理和使用。瓦檢人員按規(guī)定要求檢查、測(cè)試瓦斯等氣體。專職瓦檢員、班組長、跟班干部、下井領(lǐng)導(dǎo)都應(yīng)參與瓦斯檢查，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，關(guān)鍵是抓好包括靜態(tài)設(shè)施設(shè)備在內(nèi)的各類儀表、傳感器的定期檢查、校驗(yàn)工作，保證靈敏度、可靠性。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控還需要進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)把井下各類風(fēng)門的開閉狀態(tài)納入監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理，積極推廣新工藝、新技術(shù)，依靠先進(jìn)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控搞好瓦斯的動(dòng)態(tài)管理。
健全機(jī)構(gòu)、建立培訓(xùn)機(jī)制。建設(shè)一支高素質(zhì)的瓦斯管理隊(duì)伍是搞好瓦斯管理工作的必要條件?！∫虼?，建立一支技術(shù)過硬的職工和管理隊(duì)伍應(yīng)抓好以下方面：健全機(jī)構(gòu)，從人員上要不斷充實(shí)，目的是健全和加強(qiáng)管理；愛崗敬業(yè)、安全教育，提高每個(gè)職工的安全意識(shí)和崗位責(zé)任意識(shí)， 也是搞好思想建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容；加強(qiáng)業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，職工培訓(xùn)是隊(duì)伍建設(shè)的基礎(chǔ)，尤其是特殊崗位人員，如監(jiān)測(cè)工、瓦檢員、測(cè)風(fēng)員等，對(duì)其進(jìn)行業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)水平，堅(jiān)持裝備、管理、培訓(xùn)并重的原則，應(yīng)該常抓不懈?？傊?，只要堅(jiān)持“管理、裝備、培訓(xùn)并重”原則，堅(jiān)持“先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針；優(yōu)化礦井生產(chǎn)布局，合理組織生產(chǎn)，推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新裝備，加強(qiáng)瓦斯綜合治理，一定能夠科學(xué)、有效地防治各類瓦斯事故，確保礦井安全高效生產(chǎn)。
大膽探索
自然災(zāi)害是煤礦安全的大敵，而要提高礦井抗災(zāi)防災(zāi)能力，首先要解決礦井“一通三防”硬件設(shè)施的建設(shè)。1985年投產(chǎn)的山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭前灣煤業(yè)有限公司，27年來，在防災(zāi)抗災(zāi)方面做了許多嘗試和試探，也積累了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭前灣煤業(yè)有限公司，井田面積14.352平方公里，批準(zhǔn)開采2#—10#煤層，現(xiàn)主采的是2#煤層，采煤方法為綜合機(jī)械化開采。礦井通風(fēng)方式為中央并列式，設(shè)計(jì)有2個(gè)進(jìn)風(fēng)井和1個(gè)回風(fēng)井，總進(jìn)風(fēng)量為3288 m3/min，總排風(fēng)量為3362m3/min。從原始設(shè)計(jì)上看，是科學(xué)的、合理的。由于近十多年來，周邊小窯迅猛發(fā)展和礦自身的2#煤層已基本采完，現(xiàn)又面臨許多新的問題。一方面是周邊小窯眾多，越層越界開采屢有發(fā)生，使得采區(qū)設(shè)計(jì)長度和工作面不斷縮減；另一方面，由于2#煤層采空區(qū)不斷增加，再之眾多小窯采取的是自然通風(fēng)的方式，進(jìn)一步加劇了2#煤層的自燃，并通過采空區(qū)地縫間隙，直接影響著2#層的開采安全，也使得煤礦地質(zhì)條件變得更加復(fù)雜。從2002年起，臺(tái)頭前灣礦對(duì)所有采區(qū)的工作面進(jìn)行了全部勘查、測(cè)定，先后制定出10多個(gè)局部通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，在五個(gè)方面進(jìn)行了大膽探索：堅(jiān)決貫徹“先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的總原則。從2001年起，公司原煤產(chǎn)量逐年增加，從2000年前的30萬噸，提高到2011年的90萬噸，2012年，計(jì)劃年產(chǎn)量90萬噸，力爭突破100萬噸。2012年4月，公司對(duì)西山坪主扇進(jìn)行了重新啟用和運(yùn)行鑒定，經(jīng)反復(fù)測(cè)定和計(jì)算，可保證滿足新采區(qū)安全生產(chǎn)需要。
加快實(shí)施對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的改造。因礦井2109運(yùn)輸掘進(jìn)巷與2109回風(fēng)掘進(jìn)巷共用一段回風(fēng)巷集中回風(fēng)的，但由于當(dāng)時(shí)總回風(fēng)巷斷面設(shè)計(jì)小，且部分地面頂板又破碎，支護(hù)后必然產(chǎn)生較大阻力。而負(fù)責(zé)這個(gè)礦井的西山坪主扇，經(jīng)改造后已達(dá)到額定最大的排風(fēng)能力，仍不能滿足開掘新工作面的要求。于是，在總工程師的帶領(lǐng)下，礦技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)比較，最后決定對(duì)回風(fēng)大巷進(jìn)行整修，擴(kuò)大斷面，減少通風(fēng)阻力。這樣既不影響生產(chǎn)，又解決了采區(qū)的供風(fēng)問題。改造工作全部結(jié)束后，效果十分顯著。排風(fēng)量由2800 m3/min提高到3300 m3/min以上，為采區(qū)的擴(kuò)大生產(chǎn)提供了有力保障。其次，礦對(duì)2109運(yùn)輸巷補(bǔ)掘了回風(fēng)繞道，形成了獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。
建立完善的監(jiān)測(cè)體系。針對(duì)南翼采區(qū)上的小窯多、采空區(qū)多已自燃的特點(diǎn)，前灣礦對(duì)所有工作面都安裝上瓦斯及一氧化碳自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)各工作面實(shí)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)并保證全公司的安全生產(chǎn)。
加強(qiáng)對(duì)周邊小窯通風(fēng)情況的監(jiān)測(cè)。公司企管科配合通風(fēng)科經(jīng)常對(duì)周邊小窯進(jìn)行定期的檢查和氣體監(jiān)測(cè)，并把檢查監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)通報(bào)有關(guān)部門和單位，及時(shí)做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工段。
常見的煤礦地質(zhì)災(zāi)害有很多類型，根據(jù)災(zāi)害發(fā)生的具體特征以及造成危害的程度，可以將煤礦地質(zhì)災(zāi)害分為三大類:突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，漸發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，多樣性地質(zhì)災(zāi)害。其中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害往往具有爆發(fā)突然、持續(xù)時(shí)間短、危害大、應(yīng)急防范較困難等特點(diǎn)，主要包括井下突水、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等。漸發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要是指一系列有著慢性發(fā)展過程、持續(xù)時(shí)間長、危害程度隨時(shí)間推移增大的地質(zhì)災(zāi)害問題，這類災(zāi)害的發(fā)生往往具有不可修復(fù)性，危害持續(xù)性較強(qiáng)，主要包括沙漠化、水土流失、地面沉降等。多樣性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制相對(duì)較為復(fù)雜，存在著突發(fā)和漸發(fā)兩種可能，災(zāi)害的發(fā)展具有一定的變化性，危害程度也因?qū)嶋H發(fā)生情況而有所不同，主要包括滑坡、岸邊坍塌、地裂縫等。大多數(shù)煤礦地質(zhì)災(zāi)害的危害性都是較為嚴(yán)重的，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不僅威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，影響著社會(huì)發(fā)展的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)于自然環(huán)境也會(huì)造成一定的破壞。如水土流失、沙漠化等問題，其危害十分嚴(yán)重且修復(fù)治理非常困難，目前已經(jīng)成為了世界性的環(huán)境問題，而由于煤礦開采生產(chǎn)導(dǎo)致的區(qū)域性水土流失，土地荒漠化的問題也嚴(yán)重影響著人們的生存環(huán)境質(zhì)量。由此可見，加強(qiáng)煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察工作，預(yù)防和避免煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著極大的必要性。
二、地球物理方法在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用
在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘察中，地球物理方法的應(yīng)用能夠發(fā)揮出良好的效果，地球物理方法主要是通過對(duì)煤礦區(qū)域地質(zhì)介質(zhì)層間的電性、密度、放射性、彈性等物性差異變化的監(jiān)測(cè)，結(jié)合不同煤礦地質(zhì)災(zāi)害的地球物理特征，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析與對(duì)比，以此來判斷地質(zhì)變化的情況以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而推測(cè)可能存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，并通過對(duì)開采方案的調(diào)整與災(zāi)害防范措施的運(yùn)用，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)制定針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)盡可能減少災(zāi)害所造成的人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)損失，減少地質(zhì)災(zāi)害所造成的社會(huì)不良影響。此外，利用地球物理方法的勘察技術(shù)在礦產(chǎn)資源的探測(cè)以及隱伏礦床的勘查等方面的應(yīng)用，也有著理想的效果，顯現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。
1．高密度電法勘察技術(shù)
高密度電法勘察技術(shù)的主要原理是利用不同巖、土層之間，因種類、成分、結(jié)構(gòu)、溫濕度等方面的不同而產(chǎn)生的電性差異來進(jìn)行對(duì)煤礦巖、土層的地質(zhì)情況的判斷，通過對(duì)勘察中檢測(cè)到的電參數(shù)進(jìn)行分析，判斷可能存在的地質(zhì)問題，并推測(cè)煤礦地區(qū)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而采取有效措施予以防范。這種勘察技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確的反映出災(zāi)害地質(zhì)體與周圍介質(zhì)之間的電性差異，同時(shí)對(duì)于因溶洞或斷裂破碎帶充水等情況造成的低阻變異情況，也能夠以電測(cè)深曲線和斷面圖上的電阻率曲線扭曲和梯度變化的方式表現(xiàn)出來，這些變化情況能夠更直觀的被人們察覺到，因此也被作為勘查巖溶、土洞、塌陷和滑坡的主要異常標(biāo)志。高密度電法勘察技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，高密度測(cè)量系統(tǒng)具有較高的分辨率，其測(cè)量效果也較其他測(cè)量方法具有更大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于探測(cè)過程中的分層測(cè)量、極細(xì)小目標(biāo)的準(zhǔn)確探查能夠很好的完成，基于高密度測(cè)量系統(tǒng)的高精確性，其能夠很好的勝任各種復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害勘察任務(wù)，如對(duì)堤防隱患探測(cè)和淺部巖溶、采空區(qū)、塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的探測(cè)勘察工作。
2．瞬間電磁法勘察技術(shù)
瞬間電磁法勘察技術(shù)主要是依靠電磁感應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際勘察過程中，通過不接地回線和接地回線的配合向地下發(fā)送一次場(chǎng)，之后在傳送的間歇階段內(nèi)，對(duì)地下介質(zhì)電磁感應(yīng)情況隨時(shí)間推移的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過數(shù)據(jù)對(duì)地下介質(zhì)產(chǎn)生的二次場(chǎng)衰減情況及其特征進(jìn)行準(zhǔn)確分析，形成衰減曲線，以便于對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與條件的分析與判斷，利用以上測(cè)量及分析所獲得的數(shù)據(jù)資料，對(duì)地下介質(zhì)的分布情況、規(guī)模、成分、結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性等進(jìn)行分析和判斷，對(duì)可能出現(xiàn)的斷層、采空區(qū)等地質(zhì)結(jié)構(gòu)及由此引發(fā)的陷落、坍塌、突水等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確的勘查和預(yù)防。瞬間電磁法勘察技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其抗擾能力強(qiáng)、環(huán)境因素影響小、縱橫分辨率高、靈敏性強(qiáng)等，在煤層頂?shù)装逅畬觿澐止ぷ饕约懊簩酉萋渲綔y(cè)等工作中有著較好的效果。
3．放射性元素勘察技術(shù)
放射性元素勘察技術(shù)主要是利用對(duì)巖石中放射性氡元素含量及其濃度變化情況的監(jiān)測(cè)，判斷地下地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)變化情況，以此來判斷煤礦區(qū)域存在的地質(zhì)問題，推測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的隱患因素，進(jìn)而預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害情況，并采取有效措施加以防范。煤礦的開采作業(yè)必然會(huì)導(dǎo)致地下地質(zhì)體在橫向連續(xù)性上受到破壞，這也使氡元素在巖石結(jié)構(gòu)中的運(yùn)移與集聚等情況出現(xiàn)改變，這種變化可以通過地表對(duì)氡值的測(cè)量數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的地球物理特征，對(duì)氡元素濃度變化、α射線強(qiáng)度、溫度等情況進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確的判斷出地下采空區(qū)位置及其范圍、巖溶陷落柱的位置情況、潛在滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況以及地下火源的位置及火源溫度等，在分析地質(zhì)破壞情況、預(yù)防滑坡、煤層自燃以及瓦斯爆炸等煤礦地質(zhì)災(zāi)害方面有著很好的效果。
三、總結(jié)
【關(guān)鍵詞】煤礦地質(zhì)災(zāi)害；地球物理法；勘探方法
目前我國已經(jīng)成為產(chǎn)煤大國，并且煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比重一直居高不下，這種對(duì)煤炭的過度依賴以及單一化的生產(chǎn)模式對(duì)于資源的可持續(xù)供應(yīng)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整造成了非常不利的影響。此外，我國的煤礦生產(chǎn)還面臨著技術(shù)及設(shè)備落后，管理方式及制度建設(shè)缺失等一系列問題，近些年頻發(fā)的煤礦地質(zhì)災(zāi)害成為我國傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的突出表現(xiàn)，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞，嚴(yán)重制約了煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1.煤礦地質(zhì)災(zāi)害概述
1.1煤礦地質(zhì)災(zāi)害的類型
目前對(duì)煤礦地質(zhì)災(zāi)害類型的劃分主要依據(jù)是災(zāi)害發(fā)生的形式及影響程度，具體來講有以下三種地質(zhì)災(zāi)害：第一是突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，常見的有井下突水、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等，這類地質(zhì)災(zāi)害持續(xù)時(shí)間很短，但是蘊(yùn)含較大的能量，由于不能及時(shí)做好應(yīng)急措施，往往造成嚴(yán)重的危害；第二是漸發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，這種災(zāi)害具有一個(gè)慢性發(fā)展過程，持續(xù)時(shí)間較長，但是一旦形成一定規(guī)模就會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成不可修復(fù)的破壞，如沙漠化、水土流失、地面沉降等；第三是多樣性地質(zhì)災(zāi)害，簡單來說就是可能突發(fā)也可能漸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型，這種災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理比較復(fù)雜，隨著外力的改變呈現(xiàn)不同形式的發(fā)展態(tài)勢(shì)，如滑坡、岸邊坍塌、地裂縫等。
1.2煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)
煤礦地質(zhì)災(zāi)害牽涉到多方面的問題，無論是其發(fā)生機(jī)制還是引起的后果都具有復(fù)合型的特點(diǎn)。具體來講有以下特征：第一是群發(fā)性，多數(shù)煤礦地質(zhì)災(zāi)害會(huì)造成生態(tài)環(huán)境的破壞，而生態(tài)系統(tǒng)具有嚴(yán)密的相互依賴關(guān)系，煤礦作業(yè)造成的地質(zhì)環(huán)境失衡通常不是孤立存在的，在某一礦區(qū)甚至更大范圍內(nèi)形成災(zāi)害群；第二是區(qū)域性，煤礦造成的災(zāi)害通常集中在煤礦區(qū)及其輻射帶，受到災(zāi)害內(nèi)部聯(lián)系的制約，災(zāi)害在空間上的擴(kuò)布表現(xiàn)出區(qū)域性特征；第三是發(fā)生形式多樣化，無論是災(zāi)害持續(xù)的時(shí)間，還是災(zāi)害引起的影響、作用方式、地質(zhì)構(gòu)造變形情況等都呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
2.地球物理法在煤礦地質(zhì)災(zāi)害勘探中的應(yīng)用
地球物理法在尋找礦產(chǎn)資源、探查隱伏礦床方面取得了廣泛的應(yīng)用，并表現(xiàn)出了技術(shù)的優(yōu)越性。當(dāng)出現(xiàn)煤礦地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，一般都會(huì)造成煤礦地下介質(zhì)層產(chǎn)生物性差異，這種物性差異同樣可以運(yùn)用地球物理法進(jìn)行探查。
2.1瞬間電磁法勘探技術(shù)
瞬間電磁法工作的基本理論是電磁感應(yīng)原理，具體方法為向地下傳送一次場(chǎng)，這種傳送一般是通過不接地回線以及接地回線來完成的，在傳送的間隔時(shí)間段內(nèi)，對(duì)地下介質(zhì)產(chǎn)生的隨時(shí)間變化而變化的二次場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，通過分析二次場(chǎng)的衰減特征，就可以對(duì)煤礦地下介質(zhì)的規(guī)模、性質(zhì)、電性以及產(chǎn)狀等進(jìn)行判定。利用這種方法還能夠?qū)Σ煽諈^(qū)、斷層地質(zhì)等問題進(jìn)行間接性的解決。該技術(shù)采用的是單純性的二次場(chǎng)探測(cè)技術(shù)，因此相對(duì)傳統(tǒng)的電性方法而言具有抗擾能力強(qiáng)、環(huán)境因素影響小、縱橫分辨率高、靈敏性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。此外，瞬間電磁勘探技術(shù)能夠很好地對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行響應(yīng)，因此非常適合于煤層頂?shù)装逅畬觿澐止ぷ饕约懊簩酉萋渲綔y(cè)等工作。
2.2高密度電法勘探技術(shù)
高密度電法勘探技術(shù)屬于直流電阻率方法，是一種在近幾年發(fā)展起來并在煤礦災(zāi)害勘察中取得廣泛應(yīng)用的物探方法。在應(yīng)用高密度電法進(jìn)行探測(cè)時(shí)需要保證地下介質(zhì)間存在導(dǎo)電性差異。具體方法為向大地供應(yīng)直流電，通過點(diǎn)陣式布局方法對(duì)對(duì)電極進(jìn)行設(shè)置，然后對(duì)樣本進(jìn)行密集的觀測(cè)，并對(duì)電場(chǎng)特征進(jìn)行深入的分析。在進(jìn)行視電阻率的計(jì)算時(shí)，同一般的電阻率計(jì)算方法類似，在a、b兩個(gè)電極進(jìn)行供電，設(shè)電流為I，在m、n兩級(jí)測(cè)量電位差，設(shè)為U，進(jìn)而計(jì)算得出視電阻率的準(zhǔn)確值PS=KU/I。通過對(duì)視電阻值進(jìn)行分析得出煤礦底層中的電阻分布特征，并在此基礎(chǔ)上對(duì)地層、冒裂帶以及圈閉異常進(jìn)行判定。
2.3放射性元素勘探技術(shù)
放射性元素勘探技術(shù)中設(shè)計(jì)的勘探對(duì)象主要是氡元素，巖石中存在的氡元素在正常情況下保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而當(dāng)煤礦作業(yè)對(duì)地質(zhì)體產(chǎn)生影響時(shí)，特別是其橫向連續(xù)性遭受大規(guī)模的破壞時(shí)，就會(huì)使巖石中的氡元素發(fā)生異變，這種異變主要是由于元素在轉(zhuǎn)移過程中集聚作用引起的，當(dāng)這種異變達(dá)到一定程度時(shí)就可以在地表進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)而分析地質(zhì)體的破壞狀況。
在產(chǎn)生采空區(qū)的煤礦中，氡射氣元素就會(huì)向著采空區(qū)轉(zhuǎn)移并形成規(guī)模性的聚集現(xiàn)象，與采空區(qū)的正常形態(tài)形成明顯的差異。通過對(duì)這一區(qū)域的氡元素衰變所釋放的α射線進(jìn)行探測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)采空區(qū)規(guī)模和界限的準(zhǔn)確判定。除此之外，還能夠根據(jù)射線峰值的異常情況判定巖溶陷落柱的具體情況。由于煤礦作業(yè)造成地下構(gòu)造產(chǎn)生程度不一的變化，而氡氣可以通過這些地址構(gòu)造、巖峰裂隙、地下水等通道或者介質(zhì)涌向地表，因此可以對(duì)地表氡氣的濃度和擴(kuò)散速率進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得地下裂隙信息，并且能夠掌握地質(zhì)體基本的開啟度、破裂度以及連通性，這些信息對(duì)于滑坡的預(yù)防具有重大的意義。
氡氣屬于惰性氣體，性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，能夠保證在地下進(jìn)行長時(shí)間的運(yùn)移，這些氡氣以及其子體在轉(zhuǎn)移過程中會(huì)受到途徑物質(zhì)的影響。使其溫度發(fā)生變化，溫度升高就會(huì)使煤礦中氡氣的析出量隨著溫度變化呈現(xiàn)出規(guī)律性的變動(dòng)，因此運(yùn)用同位素分析技術(shù)對(duì)地表氡氣進(jìn)行測(cè)量和分析可以對(duì)地下火源的具體情況進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判定。
3.結(jié)論
煤炭產(chǎn)業(yè)的良性運(yùn)作對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及核心競爭力的提升具有重要意義。但是由于技術(shù)和管理水平的限制，在煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)往往會(huì)出現(xiàn)很多的意外狀況，特別是煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)于人民的生命安全能夠造成嚴(yán)重的威脅，并直接影響到煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此，必須增強(qiáng)安全生產(chǎn)管理力度，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備對(duì)煤礦地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。目前地球物理方法是發(fā)展相對(duì)成熟、應(yīng)用較為廣泛的勘探技術(shù)，根據(jù)煤礦實(shí)際的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、勘探對(duì)象的地球物理特征以及其他各項(xiàng)條件選擇科學(xué)合理的勘探技術(shù)能夠取得理想的勘察效果，為煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 [科]
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