煤矿采掘工作面“煤炮”原因和防治.docx
煤矿采掘工作面”煤炮原因和防治在井下采煤或掘进工作面时，有时会听到清脆的或沉闷的喙的一声，伴随着顶板煤渣簌簌落下，声音大时则咔嚓一声，偶尔能感到耳边的空气震荡，请教得到的答复称复合顶板”，原因、危害性、防控措施均不详，不能释惑，因此查找了煤炮资料，将认识理解整理如下：1 .“煤炮”的外在表现。这种声音（以下简称煤炮）是矿山压力显现的外在表现，是煤岩体的运动或破坏产生的响声，从能量的角度解释是积聚在煤层中的能量瞬间释放时产生的一种特殊动力现象，在掘进工作面表现为巷帮炸帮、局部鼓出、顶部煤层破碎掉渣、锚杆托盘松动脱离、巷道底鼓地坪涨裂；在采煤工作面割煤时闷墩、支架载荷增大、冒顶片帮、煤尘增大、风流短暂逆流。2 .煤岩层如何积蓄能量。煤岩体作为一种非均匀连续介质，受载后表现出一定的承载能力，通过变形等方式存储外界传递的能量，当达到极限形变时，煤岩体失稳破坏，内部储存的能量突然释放，导致煤炮等动力现象发生。压力作用下的煤岩层大致经历弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。特征为弹性变形一受外力作用，位置形状改变，当外力撤消后，恢复原状；应变强化一发生裂纹萌生、裂隙扩展至裂隙贯穿；破坏阶段一内部结构破坏,产生断裂面。3 .“煤炮”产生的地点及原因。掘进工作面响煤炮多发生在破顶掘进期间和支护后一段时间内，尤以沿采空区边缘或煤柱掘进、切眼贯通掘进矿压显现更加明显，应作为顶板矿压及衍生灾害防治的重点。沿空掘进响煤炮的原因有观点认为是巷道掘进使采空区边缘三角形滑移区的回转下沉在煤岩体内形成应力集中并储存能量，掘进引起围岩应力动态调整，煤柱及巷道围岩中的应力及能量进一步积聚，当积聚的应力或者弹性能总量超过了煤岩体的承载极限强度时，弹性能以震动的形式释放，发生"煤炮现象。采煤工作面响煤炮多发生在工作面两巷，也有些出现在工作面内，多出现在初期来压、周期来压、过地质构造、煤柱回采（孤岛工作面），回采过程响煤炮的原因普遍认为是采空区后方顶板破裂的应力诱发，老顶关键层在拉伸、拉剪、压缩的状态下，经历拉伸破断、剪切失稳以及回转挤压过程释放动载扰动，再叠加工作面上方岩层的悬顶提供的主要静载载荷，最终以煤炮等动力形式表现出来。无论掘进工作面还是采煤工作面，不能脱离区域地质条件的大前提来分析采掘工作面应力集中情况，地层的扭转、拉伸、弯曲及采空区空间位置关系等均可产生应力集中，造成顶底板错动、滑移等。如，大型地质构造的突变区域、断层两侧非连续地层也会产生应力集中。4 .采掘工作面动力现象区域分布。回采工作面主要有3个区域。一是工作面两巷，由相邻采空区与本工作面顶板协同0-X破断，临近煤柱区域受采空区悬顶影响，发生剪切滑移失稳，以偏向临近采空区显现较明显；二是工作面中部，多数因本工作面顶板0-X破断，以顶板的拉伸断裂为主；三是采空区后方，由顶板砌体梁结构的滑移失稳导致，以顶板回转挤压为主。在未受采动影响区域掘进巷道时，周边煤岩体所受的原岩应力状态被打破，压力升高区的煤岩体从塑性变形到失稳破坏过程中，煤岩体内裂隙扩展加快，煤炮能量与频次增加。沿临近采空区掘进巷道时，采空区和临近采空区煤柱区域悬顶，受掘进二次动压影响，已稳定的上覆岩层失稳,垮落、破断产生动载扰动，产生煤炮现象，在进入高应力区时煤炮频繁，声响变大，在进入应力降低区，现象缓和,次数减少。5 .有哪些预防措施。并未发现明确的煤炮能量和频次同冲击地压倾向性甚至危险性间的直接关系。估计有的煤矿为不进行倾向性评价，将煤层综合柱状图中单层厚度都改成了不足10米。与其在编资料上费脑筋，不如探讨下如何防范潜在事故。借鉴高瓦斯矿井采取不严格的防突措施来治理煤与瓦斯突出，也可以用治理冲击地压的措施来应对防范煤炮矿井设计方面可以采取合理的开拓方式、工作面布局，避免应力集中。监测预警方面可以考虑采用微震监测，局部监测可采用钻屑法、地音监测。防冲措施方面可以采取开采保护层等区域卸压措施；也可以采取钻孔卸压、煤体超前爆破等局部卸压措施。详见防治煤矿冲击地压细则。当然，区域防冲措施并非只允许在冲击地压矿井采用，对于大采深矿井，巷道底鼓变形、支护打眼装药困难、坚硬顶板大面积悬顶或顶板为火成岩等制约安全生产的情况，也可以借鉴卸压防冲的思路，比如采取顶板预裂爆破、地面或井下顶板钻孔水力压裂等多种卸压方式。通过控制顶板破断高度和破断步距来控制动载扰动强度和施加在煤体上的静载强度，使顶板在走向上长梁变短梁，大块变小块，从而消除大面积悬臂功能,降低顶板悬空断裂带来的动载荷，消除工作面后方后顶板难以垮落而形成悬顶积聚能量。对于两巷压力大的煤矿可以通过从侧向切顶来破断顶板，消除同一煤层相邻工作面开采过后巷道与煤柱形成悬顶而造成的能量积聚，转移煤体应力并释放煤体能量，改善煤壁片帮、底鼓，减轻两巷变形。在施工方式的选择上，优先选择地面千米钻机钻孔施工方案，减少井下高危平行作业，减少下井人数，施工安全和时间效率都能得到保障。
