我国冲击地压发生及预测防治方法发展综述

[摘 要]冲击地压是以煤岩体突然急剧猛烈破坏为特征的一种矿山动力现象。冲击地压发生时有大量煤岩突然抛出，瞬间几十甚至上百米巷道或采煤工作面遭到破坏，支护、设备设施折损，伴有顶板震动下沉、底板膨裂等，是煤矿重大灾害之一。本文分别在区域性、局部两方面介绍了其发生机理、预测方法及防治解危措施。在国内外现有研究技术水平上进行了整理。

[关键词]冲击地压 局部 区域性

中图分类号：TM881 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0261-01

1.引言

世界各国的地下开采活动都遭受着冲击地压灾害的肆虐，冲击地压发生的原因极为复杂，影响因素十分广，灾害极其严重，已经成为国内外学者研究的重大课题之一。本文初步探讨了冲击地压的区域及局部的预测方法和防治手段。

2.冲击地压的定义

冲击地压，又被称之为岩爆，是一种物理现象，其定义是对于其现象的描述。

（1）岩爆是突然的岩石破坏，其特征是岩石的破碎和从围岩中突出并伴随着能量的猛烈释放。

（2）开挖一个新地下孔洞或者改变一个已有孔洞造成围岩中的应力变化，这些应力变化能导致孔洞附近岩体的破坏，或者诱发已有断裂的滑移；第1类岩爆定义为已有断裂的滑移，第2类岩爆定义为一定体积的岩石的脆性破坏。

（3）为了发生断裂型岩爆，原生的或感生的应力水平必须足够高，以能激活原生的断层面的运动，或启动地质结构面的活动，或者在岩体中形成断裂（新断层），岩爆是岩体动力破坏的后果。

（4）矿井中动力现象（岩爆）的本质是围岩获得了动能。

（5）采矿诱发的岩爆是与平衡状态的失稳相连的，它可以包括：①已有断裂面的滑移；②岩体的破裂。

3.冲击地压发生原理

当煤（岩）体在受到开掘扰动后，在局部范围内应力状态从原始三维应力状态向二维或一维变化，由于应力状态发生改变，采掘面周围的煤（岩）体相当于经历了卸围压的过程，随着围压的降低，煤（岩）体的脆性会逐渐的显现，煤（岩）内部发生破坏岩体向碎裂结构发展，岩体内部产生次生软弱结构而，岩体内部所储存的弹性势能会通过易传播路径累积在这些弱势面上，不断加大软弱结构的范围，同时产生高度的应力集中，此时的署体已经从原始静力平衡态过渡到了一种动力平衡状态；在岩体受到一定的外部扰动时这种动力平衡状态会瞬间破坏，释放能量将煤（岩）体向自由面抛出，造成事故。

4.冲击地压预测与防治方法

4.1 冲击地压的区域预测方法与技术

国内通常采用微震法进行冲击地压的区域预测。微震法就是记录采矿震动的能量，确定和分析震动的方向，在震中定位来评价和预测矿山动力现象。具体的说，就是记录震动的地震图，确定已发生的震动参数，例如震动发生的时间，震中的坐标，震动释放的能量，特别是震中的大小，地震力矩，震动发生的机理，震中的压力降等，以此为基础，进行震动危险的预测。如预报震动能量大于给定值的平均周期，在单位时间内震动能量小于或等于给定值的几率，该区域内震动的危险性及其它参数，

此外，用震动法预测冲击地压危险时应考虑：

①井巷的种类（开采面、巷道，还有处在采矿作业影响区外的巷道）

②采空区预极处理方式

③支架类型（单体支柱还是液压支架）。

4.2 冲击地压的局部预测方法

国内通常采用地音监测法、电磁辐射监测法进行冲击地压的局部预测。

（1）地音法：采矿活动引发的动力现象分为两种：强烈的，属于采矿微震的范畴，较弱的，如声响、振动、卸压等则为采矿地音，也称为岩石的声发射。声发射法就是以脉冲形式记录弱的、低能量的地音现象。其主要特性是振动频率从几十到至少2000Hz或更高：能最低于10？J，下限不定；振动范围从几米到大约200m。

（2）电磁辐射法：电磁辐射可用来预测煤岩体动力灾害现象。共主要参数是电磁辐射强度和脉冲数。掘进或回采空间形成后，工作面煤体失去应力平衡，处于不稳定状态，煤壁中的煤体必然要发生变形或破裂，向新的应力平衡状态过渡，这种过程会引起电磁辐射。i由松弛地区域到应力集中区，应力越来越高，因此电磁辐射信号也越来越强。在应力集中区，应力达到最大值，因此煤体的变形破裂过程也较强烈，电磁辐射信号最强。进入原始应力区，电磁辐射强度将有所下降，且趋于平衡，采用非接触方式接收的信号主要是松弛区和应力集中区中产生的电磁辐射信号的总体反映（叠加场）。

4.3 冲击地压的区域防治措施

4.3.1 进行合理的开采区部署

开拓大巷和主要巷道及相尝要选择在底板坚硬、稳定的岩层中。如系煤巷必须选择在非冲击煤层中，要尽量少掘煤巷，特别是工作面前方支撑压力区内掘巷，应不留或少留煤柱。正确选择采煤方法和顺序，以防止采场应力的叠加。对于有冲击倾向的煤层，应采取综合技术措施防止发生冲击地压，使应力集中程度或使应力峰值向煤体深部转移；改变煤岩的力学性能，削弱其积蓄和骤然释放弹性能的能力；减轻冲击地压的危害程度。

4.3.2 巷道内的合理布置

巷道内的合理布置包括

（1）进行矿柱支护防护措施

矿柱按其能否回收分为永久矿柱和临时矿柱。根据其位置和作用可分为：保安矿柱、阶段矿柱、矿块间或采矿区间的矿柱及工作面矿柱。此外，还有一些人工支护工具。以此为巷道的稳定提供支撑。

（2）设置开采保护层

开采保护层是的目的是为了消除或减轻临近煤层发生冲击的危险，煤层开采后在开采区间附近的顶板和底板中形成应力降低区，位于应力降低区内的保护层所承受的应力下降，发生冲击地压的危险程度也减小。

（3）进行巷道的围岩支护

有冲击危险煤层的巷道要保证足够的支护强度，提高抗冲击变形能力。如采用单体液压支柱加强支护；加强支架间的整体结构，提高稳定性；加强巷道清理，保持巷道断面；支架与煤壁之间铺设金属网，缓冲煤体冲击能量等，以减少冲击危U和损失。

4.4 冲击地压的局部解危措施

一般发生冲击地压的因素有两个：巷道与采场周围的应力状态；煤岩体的冲击倾向性。这两个因素是相互依存的，一般来说压力梯度有多大，发生冲击地压的可能性有多大。因此，防治冲击地压的有效方法就是改变诱发条件，破坏巷道周围煤体的结构。减少煤岩中聚积弹性能的能力，减少其发生的可能性。局部解危措施一般有：卸压爆破、钻孔泄压、诱发爆破、冲击地压显现防护措施、控制冲击地压显现等方法。

4.4.1 卸压爆破

卸压爆破是对已经形成冲击危险的煤体，用爆破的方法减缓其应力集中程度的一种解围措施。实施卸压爆破应采用深孔爆破的方法，孔深应达到支撑压力峰值区。装药位置与峰值区距离越近，炸药的威力越大，也就能更好的解除煤层应力。在我国，门头沟矿、龙凤矿、唐山矿、天池矿等都成功的使用卸压爆破的方法，并取得了良好的效果。

4.4.2 钻孔卸压

钻孔卸压是利用钻孔方法消除或减缓冲击地

压危险的解危措施。此法基于施工钻屑法钻孔时产生的钻孔冲击现象。钻进愈接近高应力带，由于煤体积聚能量愈多，钻孔冲击频度越高，强度也越大。尽管钻孔直径不大，但钻孔冲击时煤粉量显著增多。因此每一个钻孔周围形成一定的破碎区，当这些破碎区互相接近后，便能使煤层破裂卸压。钻孔卸压的实质是利用高应力条件下，煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，使煤层卸压、释放能量，消除冲击危险。

5.结论

尽管国内外学者在冲击地压的研究上取得了一些成就，但是由于其问题的复杂性，到目前为止，还没有从根本上解决其有效预测和防治的问题。但我们可以知道，他的发生还是具有一定规律的，只要加强对其监管、监测，就能将损失降到最低。

参考文献

[1] 蔡武，司光，耀张强.浅谈电磁辐射在煤矿中的应用[J].陕西煤炭，2009（5）：104-106.