特厚煤层开采冲击地压机理与防治研究

特厚煤层开采冲击地压机理与防治研究特厚煤层开采冲击地压机理与防治研究

摘要：随着露天矿、浅埋煤层的逐步开发，特别是煤炭资源的逐渐减少，特厚煤层逐渐成为煤炭开采的重要领域。但是由于特厚煤层内部的物理、力学参数复杂，出现了一系列的地质灾害问题，其中最为严重的是冲击地压。本文通过对煤体工程力学原理的分析，详细研究特厚煤层开采中冲击地压的机理，探讨了其主要成因、演化规律及特征，为此提出了有效的防治对策。研究结果表明，正确评估煤层内部的力学特性，合理设计采煤工艺以及科学地加强支护措施是有效防治冲击地压的关键。该研究可以为特厚煤层开采中的冲击地压防治提供一定的理论参考和技术支撑。

关键词：特厚煤层；冲击地压；机理；防治对策；支护措施

一、引言

特厚煤层指厚度超过10m的煤层，具有丰富的煤炭资源量和延伸性煤岩基础，是未来煤炭开采的重要领域。但是，由于特厚煤层内部力学特性复杂，加上开采技术等因素，冲击地压问题逐渐凸显。冲击地压是指煤层开采过程中由于煤层群体因压力变化引起内部破坏而形成的地压现象。煤炭工业中，冲击地压一直是一大难题，严重影响煤炭生产效率，甚至对采矿企业的生产安全构成威胁。因此，深入研究特厚煤层开采中的冲击地压机理及防治对策，具有非常重要的现实意义。

二、煤层工程力学原理分析

特厚煤层的开采具有高压、高应力、高含水量等特点，极易形成冲击地压。因此，在对特厚煤层进行开采之前，需要对其力学特性进行分析，探讨其冲击地压产生的主要机理。

2.1煤体力学性质

特厚煤层受到各种外界因素的影响，会发生体积扩张和变形，因此煤体本身的工程力学参数对于煤层开采具有至关重要的作用。煤的弹性模量比石灰岩、砂岩等岩石类型低，因此，在煤层开采中，煤体的变形和移位水平较高。同时，煤体的抗拉强度和抗压强度与其他岩石相比较低，但煤在采空区域内的残余应力比较高，具有一定的支撑作用。煤层中含水量较高，煤体的持水性能差，容易发生流变变化，增大了冲击地压的可能性。

2.2煤与岩石的耦合作用

煤与围岩之间存在着耦合作用，该作用会影响到煤层的力学参数及开采过程中的冲击地压情况。研究表明，煤与围岩之间存在相对滑移，围岩的变形会影响煤体的受力状态，从而影响到煤体的破坏形态。

2.3工作面前推力

工作面的前推是控制冲击地压的一种关键手段。在推采过程中，如果推采速度过快，就会导致煤壁破坏，形成较大的冲击应力，并引发冲击地压。因此，推采过程中需要对推进速度进行合理的控制，尤其是处于多次回采的情况下，要特别关注煤层的稳定性。

三、冲击地压机理分析

3.1冲击地压产生的主要原因

冲击地压的产生是由于煤层内部应力变化而引起的，其主要原因包括采煤工作面前进产生的断层带、割缝带和增层带以及煤层内部水平、垂直应力变化。

3.2冲击地压的演化过程及特征

冲击地压的演化过程分为预兆期、显性期和稳定期。在预兆期内，冲击地压尚未发生，但是煤层内部应力已经发生变化。显性期是指冲击地压快速形成并给煤层带来显著变形的阶段。特厚煤层开采的冲击地压以突然发生、破坏强度大、时间短的特点为主要特征。

四、特厚煤层开采中冲击地压的防治对策

针对特厚煤层开采中冲击地压的机理和特点，结合煤炭工业的实际情况，提出了以下防治对策：

4.1评估煤层内部的力学特性

开展煤层内部力学参数的测定工作，在采煤工艺设计的过程中充分考虑煤层锚定支护能力、基岩变形不均匀性等因素，准确预测工作面煤体的变形和移位情况。

4.2合理设计采煤工艺

采用合理的采煤工艺可以减小煤壁破坏范围，减少冲击地压的产生。

4.3科学地加强支护措施

加强锚杆支护措施可以提高煤体的抗拉强度和抗压强度，从而降低发生冲击地压的可能。另外，注浆加固、突泥涂布防裂以及局部加强措施等也可以起到一定的防治效果。

五、结论

特厚煤层开采中冲击地压问题是一个长期的、复杂的系统工程，需要多方面的措施配合进行。本文通过对冲击地压的机理和特点的研究，提出了一系列的有效防治对策，对于特厚煤层开采中的地质灾害防治具有积极的推动作用。同时，本文的研究成果也为国内外煤炭工业的进一步开展提供了一定的理论参考和技术支撑另外，为了进一步提高特厚煤层开采中冲击地压的防治效果，还应加强现场监测和管理。在采煤过程中，要注意定期对工作面的煤体变形、支护系统的稳定性、煤壁应力等关键指标进行实时监测，及时发现和解决问题。

此外，加强对工人的安全教育和培训，提高其安全意识和技能，也是防治冲击地压的重要措施之一。只有通过科学规范的管理和技术手段的不断提高，才能最大限度地保护煤矿工人的生命安全和财产安全，促进煤炭工业的健康发展。

综上所述，特厚煤层开采中冲击地压问题具有一定的复杂性和危险性，需要各方面的配合和努力。通过加强煤层内部力学特性的评估、合理设计采煤工艺、科学加强支护措施、加强现场监测和管理以及提高工人的安全意识和技能等措施，可以有效地预防和控制冲击地压的发生，从而更好地保障人民群众的生命财产安全另外，在特厚煤层开采过程中，还应重视环境保护和资源节约。煤炭开采是对地球的一种破坏性行为，容易引起环境问题，如水土流失、水资源污染等。因此，在采煤过程中，要严格遵守环境法规，采取措施减少对环境的影响。例如，在采煤前要对煤层区域进行环境评估，确定其对环境的影响；在采煤过程中，要做好煤矸、废水和废气的处理工作，尽量减少对环境造成的污染；在采煤结束后，要及时复垦植被，保护环境。

此外，特厚煤层是一种非常重要的能源资源，因此必须正确合理地利用资源，尽可能地减少浪费。在采煤过程中，要按照能源节约的原则，合理利用资源，尽可能减少能源的消耗。比如可以采用先进的高效采煤技术，提高煤的采取率；可以采用废弃物热能回收技术，利用煤矸和废气产生的热能，减少能源浪费。

最后，特厚煤层开采的成功不仅仅在于冲击地压的预防和控制，还需要在技术、管理和环保等方面做出全面的努力，提高采煤的效率，降低采煤所造成的环境污染和能源浪费。只有这样，才能促进煤炭工业的可持续发展，更好地满足人民群众的需求此外，特厚煤层开采还需要注重安全生产。煤矿事故时有发生，特别是在采取高强度开采技术的情况下，更容易发生煤矿事故。因此，在特厚煤层的开采过程中，必须认真贯彻执行安全生产法规和标准，重视各类安全隐患防范，保障煤矿职工的人身安全。具体措施包括：认真制定和执行职工安全操作规程，保证职工的操作质量和安全；建立完善的安全管理体系，确保安全设备的有效使用；加强现场安全监督，严格落实防护措施；定期进行职工的安全教育和培训，提高职工的安全意识和技能等等。

此外，随着科技和经济的发展，人们对能源的要求也越来越高。在特厚煤层的开采中，可以采用先进的信息技术和互联网技术，建立数字化、网络化和智能化的采煤生产系统，实现对采煤全过程的实时监控、智能控制和高效管理。这样，不仅可以提高煤炭的采取率和经济效益，而且可以有效地降低环境污染和能源消耗，保障可持续发展。

总之，特厚煤层的开采是一项非常复杂的工程，需要充分考虑地质、地质应力、环境、安全和经济等多个方面的因素。为了保障石煤矿安全和高效生产，在开采前应做好充分的准备工作，确保开采的科学性、合理性和环保性。同时，在采煤过程中，要注重防范冲击地压和安全生产事故，注重节约能源和保护环境。最终，需要通过科技创新、管理创新和人才队伍专业化建设等多种手段，实现特厚煤层的高效开采和可持续利用，为