冲击地压矿井采煤技术优化策略及安全保障措施

摘要： 随着煤矿开采深度与强度的持续增加，冲击地压灾害对矿井安全生产的威胁愈发显著。本文聚焦于冲击地压矿井，深入剖析现有采煤技术存在的问题，探讨采煤技术的优化策略，并提出相应的安全保障措施。旨在通过合理的技术改进与严格的安全管控，降低冲击地压发生的风险，保障煤矿开采活动的顺利进行，推动煤炭行业的可持续发展。

关键词：冲击地压；采煤技术；优化策略；安全保障

引言

煤炭作为我国的主要能源之一，在国民经济发展中占据着举足轻重的地位。然而，随着煤矿开采逐渐向深部延伸，地质条件日益复杂，冲击地压等动力灾害频繁发生，给矿井安全生产带来了巨大挑战。冲击地压不仅会造成采煤工作面的垮塌、设备损坏，还可能引发严重的人员伤亡事故，直接影响煤炭企业的经济效益与社会效益。因此，深入研究冲击地压矿井采煤技术优化策略及安全保障措施具有迫切的现实意义。

1.冲击地压矿井采煤技术现状及问题分析

1.1采煤方法选择局限性

当前，部分冲击地压矿井在采煤方法选择上，未能充分考虑煤层赋存条件、地质构造以及冲击地压倾向性等因素。例如，一些矿井仍采用传统的长壁式采煤法，在高应力集中区域，这种采煤方法易引发煤岩体的应力突变，进而诱发冲击地压。同时，对于煤层厚度变化较大、地质构造复杂的区域，单一的采煤方法难以适应，无法有效控制煤岩体的变形与破坏。

1.2开采顺序不合理

不合理的开采顺序是冲击地压发生的重要诱因之一。在实际开采过程中，存在相邻工作面同时开采或跳采等不合理现象。相邻工作面同时开采会导致采空区之间的煤柱承受过高的应力集中，增加冲击地压的风险；而跳采方式若未依据地质条件科学规划，可能使未开采区域的应力分布失衡，形成应力孤岛，为冲击地压的发生埋下隐患。

1.3顶板管理不善

顶板管理在冲击地压防治中起着关键作用，但目前部分矿井顶板管理存在诸多不足。一方面，顶板支护参数设计不合理，不能满足高应力环境下顶板的稳定性要求，顶板垮落时释放的能量易引发冲击地压；另一方面，对顶板岩层的运动规律监测不及时、不准确，无法提前预判顶板垮落可能引发的冲击风险，难以为防治工作的有效依据。

2.冲击地压矿井采煤技术优化策略

2.1合理选择采煤方法

根据煤层的具体特征和冲击地压倾向性评估结果，灵活选用采煤方法。对于低透气性、高冲击倾向性的煤层，可考虑采用水力采煤法。该方法利用高压水射流破碎煤体，能有效降低煤体的应力集中程度，减少冲击地压的发生几率。同时，对于煤层厚度变化大、地质构造复杂的区域，宜采用综合机械化放顶煤采煤法与短壁式采煤法相结合的方式。在构造简单部位采用放顶煤采煤法提高煤炭回收率，在复杂构造区采用短壁式采煤法，便于控制煤岩体的变形，实现安全高效开采。

此外，对于具有强冲击倾向性且煤层松软的情况，可尝试采用无煤柱自成巷采煤技术。该技术摒弃传统的留煤柱方式，通过沿空留巷实现无煤柱开采，减少煤柱应力集中引发的冲击风险，同时也提高了煤炭资源回收率。在高瓦斯突出且存在冲击地压威胁的矿井，可探索瓦斯与冲击地压协同防治的采煤技术，如在采煤前进行瓦斯预抽，降低煤层瓦斯含量，同时利用瓦斯抽采钻孔对煤体进行卸压，削弱冲击地压发生的动力条件。

2.2优化开采顺序

遵循合理的开采顺序原则，以降低应力集中。应采用顺序开采方式，即按照一定的方向依次开采各个工作面，避免相邻工作面同时开采。在开采过程中，优先开采保护层，通过保护层的开采卸压，降低被保护层的应力水平，有效预防冲击地压。例如，对于近距离煤层群，先开采上部煤层作为保护层，为下部煤层创造良好的开采条件。同时，结合数值模拟等技术手段，提前预测开采过程中的应力分布变化，根据模拟结果动态调整开采顺序，确保开采过程中的应力均衡。

进一步地，在多煤层开采时，若存在多层近距离煤层且各煤层冲击倾向性不同，应依据各煤层的冲击危险程度制定差异化开采顺序。先开采冲击倾向性低的煤层，逐步释放煤岩体应力，为后续开采冲击倾向性高的煤层创造相对稳定的开采环境。并且，对于井田范围内存在复杂地质构造带的情况，开采顺序应避开构造应力集中区，优先开采构造相对简单、应力环境稳定的区域，待区域应力调整稳定后，再谨慎处理构造带附近的煤层开采问题。

2.3加强顶板管理

科学设计顶板支护参数，采用高强度、高韧性的支护材料，如锚索、液压支架等，提高顶板的承载能力。同时，增加支护密度，尤其是在顶板破碎、应力集中区域，确保顶板的稳定性。引入顶板岩层动态监测系统，利用微震监测、钻孔窥视等技术手段，实时掌握顶板岩层的运动状态、裂隙发育情况，依据监测数据及时调整顶板管理策略。当监测到顶板有异常垮落迹象时，提前采取加强支护、人工强制放顶等措施，避免因顶板垮落诱发冲击地压。

为强化顶板管理效果，还可在顶板岩层中布置预应力锚索梁组合支护结构。这种结构能够在顶板未发生明显变形前施加预应力，主动约束顶板岩层的变形，增强顶板的整体性和稳定性。同时，对于顶板管理，应建立顶板分级管理制度，依据顶板的岩性、厚度、裂隙发育程度等因素对顶板进行分级，针对不同级别顶板制定相应的支护方案与监测频率，实现顶板管理的精细化、科学化。

3.冲击地压矿井的安全保障措施

3.1冲击地压监测预警体系构建

建立完善的冲击地压监测预警体系是保障矿井安全的首要任务。综合运用微震监测、电磁辐射监测、应力监测等多种技术手段，对煤岩体的应力、变形、能量释放等参数进行全方位监测。在矿井各个关键部位，如采煤工作面、掘进巷道、地质构造带等布置监测传感器，确保监测数据的全面性与准确性。通过大数据分析、人工智能等技术对监测数据进行实时处理，建立冲击地压预测模型，设定合理的预警阈值，当监测数据超过阈值时，及时发出预警信号，为人员撤离、灾害防治提供充足的时间保障。

3.2人员培训与应急演练

加强对煤矿从业人员的冲击地压防治知识培训，使其熟悉冲击地压的发生机理、预兆特征、防治措施等内容。定期组织培训课程，邀请专家进行授课，结合实际案例进行深入讲解，提高员工的专业素养。同时，常态化开展冲击地压应急演练，模拟不同场景下的冲击地压事故，检验和完善应急预案。演练过程涵盖人员撤离、抢险救援、医疗救护等环节，确保员工在面对突发冲击地压事故时能够迅速、有序、安全地撤离现场，并具备一定的应急处置能力。

3.3管理制度完善与落实

建立健全冲击地压防治管理制度，明确各部门、各岗位在冲击地压防治工作中的职责与权限。制定详细的冲击地压防治工作流程，从技术方案制定、现场施工管理到监测预警、应急处置等环节，均有章可循。加强制度的落实监督，成立专门的监督小组，定期对各部门的工作执行情况进行检查，对于违反制度的行为严肃查处，确保冲击地压防治各项工作严格按照制度要求有序开展。

结论

冲击地压作为煤矿深部开采面临的严峻挑战，严重制约着煤炭行业的安全发展。通过对冲击地压矿井采煤技术的现状剖析，明确了现有采煤技术在方法选择、开采顺序及顶板管理等方面存在的问题。针对这些问题提出的采煤技术优化策略，包括合理选择采煤方法、优化开采顺序以及加强顶板管理等，能够有效降低煤岩体的应力集中，减少冲击地压的发生风险。同时，构建监测预警体系、强化人员培训与应急演练以及完善管理制度等安全保障措施，为冲击地压防治提供了全方位的支撑。

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