冲击地压

冲击地压（岩爆）是井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。

根据原岩（煤）体应力状态不同，冲击地压可分为3类：重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。

冲击地压的特点：（1)一般没有明显的预兆，难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度；（2）发生过程短暂，伴随巨大声响和强烈震动；（3）破坏性很大，有时出现人员伤亡。

2.冲击地压的预测方法目前，冲击地压的预测方法主要有以下几种：（1）钻屑法。

钻屑法是通过在煤体中打小直径（42^50～）钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律以及钻孔过程中的动力现象鉴别冲击危险的一种方法，目前在我国应用较普遍。

钻屑法是我国《煤矿安全规程》规定采用的冲击危险程度监测和解危措施效果检验的主要方法。

（2）声发射和微震监测方法。

声发射监测的过程主要是对冲击地压前兆信息的统计，冲击危险的判别依据是能率、事件频度及其变化规律，单个声发射事件的幅度、延续时间、频率等参数作为判别冲击危险的参考指标。

（3）综合指数法。

综合指数法是在进行采掘工作前，首先分析影响冲击地压发生的主要地质和开采技术因素，在此基础上确定各个因素对冲击地压的影响程度及其冲击危险指数，然后综合评定冲击地压危险状态的一种区域预测方法。

3.冲击地压的防治措施根据发生冲击地压的成因和机理，防治措施分为两大类：一类是防范措施；另一类是解危措施。

（1)防范措施。

防范措施主要包括：预留开采保护层；尽量少留煤柱和避免孤岛开采；尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中；回采巷道采用大断面掘进；尽可能避免巷道多处交叉；加强顶板控制；确定合理的开采程序；煤层预注水，以降低煤体的弹性和强度；等等。

（2)解危措施。

冲击地压解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。

二、实时监控，超前预防。

该矿为准确预测预报冲击地压灾害，引进波兰防治冲击地压技术，在全国首家建成投用了矿井冲击地压危险区域定位系统。

该系统集成数字DTSS传输系统，实现了矿井震动定位、震动能量计算及震动的危险评价，并编制和查看各种相关表格和震动记录，自动生成相关报告。

该系统安装完成后，运行状况良好，已记录多次震动现象，定位点附近的巷道及工作面均有不同程度的震感响声，为今后防治冲击地压，保障职工安全生产奠定了基础。

同时采用实验室实验、理论分析、系统开发与现场试验及应用相结合的方法，利用数理统计、损伤力学、流变力学、突变理论，借助现代电子和计算机技术，建立了煤岩变形破裂过程电磁辐射力-电耦合模型，确定了模型参数的取值范围，研制了冲击地压电磁辐射连续监测仪和配套软件，建立了冲击地压电磁辐射监测系统，实现了数据的实时采集、图形和表格显示，历史数据的读取、图形和表格显示及数据统计分析，实现了对冲击地压危险的可视化监测。

该项目在该矿4层煤1409工作面冲击地压监测预报中得到了成功应用。

摸索出了监测预报的临界值，找出了电磁辐射规律，实现了电磁辐射的可视化连续监测，保证了冲击地压工作面的安全开采，为采矿业防治冲击地压进行了有益的探索。

依靠科技，综合治理。

该矿先后投入资金250万元，对冲击地压进行治理，特别是2001年以来，先后与煤科总院北京开采所、中国矿业大学、山东科技大学、辽宁工程技术大学等研究单位开展多项冲击地压研究工作，研究制定了解危措施，预测、预报、防治方案；重新规划了四层煤的开采布局、开采程序、巷道设计和开采方法。

合并采区跨上山开采，制订了开采保护层的“采六保四”方案；还采取国际先进的煤粉监测、矿压监测、矿震监测、钻孔应力计监测，严密监测矿压动态；为加强防护，还采取了煤层注水、爆破卸压、工作面匀速推采、提高支架支设质量等方法，提高了工作面抗灾能力；推广了综采放顶煤开采，避开了上分层开采、放炮的影响，改变了工作面上覆岩层的组合，降低了工作面围岩的应力，有效遏制了冲击地压。

2007年以来，该矿先后组织两次专家论证会，并邀请波兰专家团对该矿1410冲击地压工作面的安全生产进行了安全评价，制定了周密的封闭、启封恢复生产措施，成功启封了1410工作面。

1410工作面成功启封，实现了煤层应力集中与释放的自然平衡，优化了上平巷巷道层位布置，降低了上平巷掘进期间的冲击危险，保证上平巷的安全掘进，完成了“1410上顺槽无煤柱掘进技术”等一批科研创新项目，为深部冲击地压巷道安全、快速掘进总结了一整套成功经验，经过一年的共同努力，1410工作面实现了安全生产，保证了上平巷的安全掘进，工作面累计生产原煤40余万余吨，掘进进尺550余米，为矿井经济效益的提高奠定了基础。

总工程师为首的冲击地压治理领导小组和专门负责冲击地压防治管理的“技术工程项目部”，全员动员，强化冲击地压防治管理。

先后制定了“华丰煤矿冲击地压防治实施细则”、“华丰煤矿冲击地压防治管理规定”等11项制度、规定，规定具有冲击危险的采掘工作面生产期间，每天下午由分管副总工程师主持召开一次防冲会，每月由总工程师主持召开一次防冲例会；四层煤综采、综放工作面及掘进头严格执行冲击危险的监测预报制度；技术工程项目部对工作面的冲击危险每天一预报，并在每天的生产会上进行通报；生产过程中现场出现明显压力增大或微震明显增多时，分管副总工程师要立即组织人员进行分析，落实监测及解危措施；井下所有施工地点发生明显冲击地压（矿震）现象时如：响声明显、震感强烈、对现场有明显破坏现象时，要及时向生产调度室汇报；现场出现冲击危险时，及时落实针对性治理措施。

做到不落实防冲措施不生产，冲击危险不消除不生产。

总工程师为首的冲击地压治理领导小组和专门负责冲击地压防治管理的“技术工程项目部”，全员动员，强化冲击地压防治管理。

先后制定了“华丰煤矿冲击地压防治实施细则”、“华丰煤矿冲击地压防治管理规定”等11项制度、规定，规定具有冲击危险的采掘工作面生产期间，每天下午由分管副总工程师主持召开一次防冲会，每月由总工程师主持召开一次防冲例会；四层煤综采、综放工作面及掘进头严格执行冲击危险的监测预报制度；技术工程项目部对工作面的冲击危险每天一预报，并在每天的生产会上进行通报；生产过程中现场出现明显压力增大或微震明显增多时，分管副总工程师要立即组织人员进行分析，落实监测及解危措施；井下所有施工地点发生明显冲击地压（矿震）现象时如：响声明显、震感强烈、对现场有明显破坏现象时，要及时向生产调度室汇报；现场出现冲击危险时，及时落实针对性治理措施。

做到不落实防冲措施不生产，冲击危险不消除不生产。

冲击地压是世界采矿业的难题，一度困扰着山东新汶矿业集团华丰煤矿的安全生产。

该在灾害面前不气馁，形成共识、强化管理、实时监控、超前预防、依靠科技、综合治理，经过十多年艰苦探索与实践，形成了一整套切实可行的冲击地压综合预防体系，确保了矿井安全生产，使矿井获得新生。

形成共识，强化管理。

该矿自1992年以来，共发生破坏性冲击地压100余次，特别是该矿冲击地压发生在四层煤，该层煤煤质好、煤层厚、储量大，产量占矿井总产量的70%，是华丰煤矿的“生命线”。

冲击地压不治，矿井将面临着生存的危机。

该矿形成了“治理冲击地压就是解放生产力，发展生产力”的共识。

专门成立了以矿长、生产矿长、采用斜竖井结合阶段水平大巷开拓方式及综合机械化放顶煤采煤方法开采。

近年来，随着开采深度的增加及接触深部复杂的地质构造，开采区域已深入到足以产生冲击的构造应力场和重力应力场的“临界深度”，因此频繁发生冲击地压。

特别是进入—580m水平下段及北翼开采后，逐渐接触到深部复杂的地质构造及煤层产状，冲击地压显现越来越频繁，冲击强度及破坏程度逐渐加大。

其显现特征：一是震级不大的煤爆发生较为频繁，但威力不大，偶有片帮和煤块抛射现象；二是浅部冲击和深部冲击较为强烈，但深部冲击是发生在煤层深处，虽然威力（震级）较大，地面震感明显，但井下破坏性不明显；三是浅部冲击地面震感不明显或无震感，但对井下作业地点危害最大，发生前有时出现片帮、瓦斯增大或出现爆豆声响等前兆。

然而多数发生时没有这些宏观前兆而突然发作，破坏性较大，有时造成严重片帮、冒顶和底鼓、摧毁支架、堵塞巷道及颠翻设备；四是冲击发生过程短暂，持续时间一般几秒至十几秒。

虎台煤业分公司从1993～2002年共发生冲击地压38383次，其中大于1级（里氏震级）9315次，大于2级655次，大于3级44次，最大级达3.7级。

1.2 冲击地压的分布特点自1993年起至今，冲击地压虽然遍布矿井各个区域，但主要集中在55001#二期综放面、54003#综放面运输顺槽、68001#综放面运输顺槽、炮采已采区、—630m中央主副巷、63006#—II已采综放面、68002#综放面、炮采区、78001#综放面I～III期及78002#综放面开切眼等共计10个局部区域。

其分布具有以下特点：①地质构造带如断层附近、向背斜轴部，是冲击地压多发带；②采深越大，冲击地压发生的次数越多；③孤岛煤柱区是冲击地压严重采区；④综放面一分层（开采三分层煤）冲击地压显现强烈；⑤综放面一分层开采初期及接近终采时，冲击地压发生的较频繁；⑥二分层（缓压带）几乎不发生冲击地压；⑦从2001年下半年开始冲击地压发生的次数呈下降趋势。

2 冲击地压的成因2.1 地质构造的因素构造应力场既是地壳构造运动和断裂活动的动力因素，又是地层中区域应力状态的重要组成部分。

在构造应力场的作用下，一方面形成新的断裂组合，同时对井下开采过程中的各种动力现象的发生起着至关重要的决定作用，构造应力是孕育冲击地压的主要动力环境因素。

（1）矿区煤田构造分析。

抚顺矿区的构造位于天山一阴山巨型纬向构造带和华夏式构造带交接复合部位，其特殊位置决定了其地质构造比较复杂，是一个由多元构造体系复合而形成的多元、多向和多序的构造体系，主要有东西向阴山构造带和北东50°～60°华夏式构造带两种。

（2）地质构造对冲击地压的影响。

老虎台井田位于抚顺煤田向斜中部，其中东翼，是一个东向西的向斜构造，西翼是一个北向南的缓向斜构造，共有14条大断层。

F1和Fl a断层是控制区域内构造环境的主要因素。

矿区所发生的较大规模的冲击地压主要是受断层和构造的特征、空间位置以及它们之间的相互关系所控制。

从老虎台井田内部的小的环境看，14条大断层及周围形成的向背斜构造和次一级的断裂构造，是引发冲击地压的主要原因，也是冲击地压发生次数最密集（特别是大震级）的地方。

2.2 开采深度的因素近年来随采深增加，冲击地压次数明显增加，特别是1级以上冲击地压次数大幅度上升，从1993年的466次增加到2001年的2024次。

从冲击地压发生实际情况分析，如果单从重力（开采深度）角度分析，总的看冲击地压发生次数和震级是与采深成正比，但在复杂的地质构造带附近，冲击地压发生的次数和震级有时与采深并不成正比。