浅谈冲击地压的地质因素调查内容及预报方法

【摘 要】冲击地压是矿井灾害的一种，是由于工作面、巷道周围岩体在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能突然释放而产生的一种以急剧变化为特征的动力现象，给矿井的安全生产构成了严重威胁。本文着重从矿井地质的角度来分析和研究，阐述地质工作开展内容，从煤系岩性及其组合、地质构造、水文地质、瓦斯地质等几方面进行地质因素调查，提出地质预测预报方法。

【关键词】冲击地压；地应力；地质因素调查；预测预报

1 矿井冲击地压概况

冲击地压是矿井灾害的一种，是矿井开拓回采过程中地压活动的一种突发形式，它往往突然发生、瞬时结束。显现轻者造成巷道围岩急剧变形、支架损坏 ，重者严重摧毁矿井设施 ，并可能造成重大人身伤亡事故，是煤矿的重大灾害之一。所以为了掌握冲击地压的发育规律，提高广大职工的抗灾应变能力，有必要从地质因素上对冲击地压进行综合分析研究，开展相关地质调查基础工作，并进行预测预报，为矿井设计和采掘部门提供资料参考。

2 冲击地压的地质因素调查内容

冲击地压地质调查的内容：一是调查矿井煤（岩）层的力学性质、地质构造的力学性质及展布特征，水和瓦斯赋存情况及活动规律，掌握矿井冲击地压的地质基础资料；二是分析矿井冲击地压发生的原因及其作用特点，以掌握它的显现规律，配合生产部门提供安全作业所需要的地质资料。

2.1 煤系岩性及其组合因素调查

煤岩层的物理力学性质是构成冲击地压活动最直接的影响因素。对于含煤地层的地质调查，应仔细分析已有的煤岩巷实测剖面和钻孔资料，对煤层顶底板、含水岩层、坚脆砂岩层、松软泥岩层等，要逐层分析它们沿走向和倾向方向上的变化，受地质构造破坏的情况。在垂直方向上要系统研究各个煤岩层的层次及组合情况，统计顶底板的特征，含水层组的结构，含有潜在危险地层的指标及它们和煤层之间的间距。最后在采掘工程平面图上圈出有冲击地压潜在危险的区域，为设计和采掘部门提供参考。

2.2 地质构造因素调查

冲击地压的形成及其显现的形式、特点和强烈程度，均于地质构造密切相关。要以地质力学的理论作指导，判断所研究区域所属的构造体系，划分构造形式，并进一步分析构造体系复合联合的关系，了解某些地应力叠加所产生的构造形迹，以确定构造体系的复合联合部位，对所研究区域作出综合评价。例如在不同构造体系的复合部位，断裂交叉点附近，旋转构造收敛部，断裂的两端，在平面分布上断裂反复转弯的部位，同一断层倾向变成反向的转折点附近，断裂两侧差异运动较剧烈的部位，褶曲轴部和翼部的交界附近及冲断层或逆掩断层的上盘等，均为构造应力集别是应力高度集中的地段，应为冲击地压研究的重点区域。

2.3 水文地质因素调查

矿井水的浸润渗透，改变了岩石的力学性质，降低了岩体强度，从而引起围岩的变形与破坏，在采动影响下，原有岩体的水文地质结构被破坏，引起地下水运动状态的改变，使巷道或工作面局部应力集中，易发生地下水压力的冲溃现象。故进行水文地质调查时，应观测地下水的水位、水压，含水层分布与煤层的间距，隔水层性质及其组合关系等，特别要注意出现与冲击地压伴生的突水现象。

2.4 瓦斯地质因素调查

煤与瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式，研究煤与瓦斯突出的原因，必须系统收集瓦斯地质资料，对有可能发生，或已发生的地段进行详细的地质描述与记录，在采掘工程平面图上圈出突出分布点，瓦斯含量，作为分析突出的依据。

3 矿井冲击地压的地质预报方法

由于矿井冲击地压的严重危害性，有必要对冲击地压现象进行综合分析，观测冲击地压现象的前兆，通过仪表测量及钻孔探测等技术手段掌握冲击地压发生的规律，对可能发生的冲击地压现象进行地质预报。

3.1 冲击地压的前兆

宏观前兆：

（1）煤层顶底板移近量增大，活动急剧，出现掉顶或底鼓现象。

（2）巷道煤壁松动，片帮次数增多。

（3）煤炮声增大加密。

（4）钻眼钻屑量增大，每米增加2～3倍以上。

（5）钻具推动力降低，甚至无须推进而自动向前推进。

微观前兆：

（1）微震地点集中，次数频繁，并逐渐加密。

（2）微震强度逐渐增大，一般在间隔数小时至十几小时后就会突然发生。

（3）煤岩层的弹性波速增加，采动影响下的地应力明显集中。

3.2 根据现场仪表观测预报

通过在掘进头或工作面内安装顶板动态仪，观测顶板下沉速度，当顶板下沉速度急剧变化并超过某一限度时，就有可能出现冲击地压现象。

3.3 根据地质力学方法预报

应用地质力学原理，确定构造应力集中部位，对煤岩层的物理力学性质进行综合分析，概略地得出工作区内有无发生冲击地压危险的评价，进而根据地应力的空间分布，煤岩层的埋藏条件，与工作区内巷道、工作面之间的组合关系，提出发生冲击地压条件及其强度、位置和时间的可能性预报。

3.4 根据钻孔岩芯变形预报

利用已有的钻孔或专门布置取得的岩芯进行仔细鉴定。研究所在地区煤岩层埋藏条件，分析地应力对煤岩层的影响。一般在坚硬岩层中，如果岩芯呈圆片状，并出现鳞片凸起，则表明此处应力增高，可能有冲击地压发生的危险；如果岩芯呈圆柱状则表明地层无异常现象。在煤层中可采用“钻屑法”即向待测煤层中施工一钻孔取粉，根据煤量、粒度大小及有无动力现象，同高应力区钻屑量进行对比，以预测和判定工作区内有无冲击地压发生的可能。