断层冲击地压失稳过程声发射特征实验研究

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《冲击地压防治》课件

加强智能化监测预警技术的研究和应用，提高预警系统的准确性和可靠性。
综合防治技术研究
针对不同矿区的实际情况，开展综合防治技术研究，提高矿井的安全生产和抗灾能力。
2023
PART 05
结论与建议
REPORTING
结论
冲击地压是一种常见的地质灾害，对矿山的生产和安全造成严重威胁。
现有的冲击地压防治技术主要包括煤层注水、钻孔卸压、爆破卸压等，需要根据实际情况选择合适的方法。
案例二：某矿冲击地压监测预警系统应用
总结词：技术应用
详细描述：该矿引进了一套冲击地压监测预警系统，通过实时监测围岩应力变化和声发射能量等参数，及时预测和预警冲击地压风险，提高了矿井的安全生产和预警水平。
案例三：某矿冲击地压综合治理
总结词：综合措施
详细描述：该矿针对冲击地压问题采取了综合治理措施，包括优化采掘布置、加强顶板管理、实施大孔径卸压钻孔和爆破卸压等，同时结合监测预警系统，有效地控制了冲击地压风险，保障了矿井的安全生产和作业人员的生命安全。
局部防治技术
局部防治技术的定义
局部防治技术是指在较小范围内采取措施，以预防冲击地压的发生。
局部防治技术的实施方式
包括煤层注水、钻孔卸压、爆破卸压等。
局部防治技术的优点
针对性强，能够有效地减轻冲击地压的危害程度。
局部防治技术的局限性
实施效果不稳定，需要多次重复实施才能达到预期效果。
监测预警技术
冲击地压影响因素
地应力状态
地应力的大小、方向和分布是影响冲击地压的主要因素。
岩体结构
岩体的结构特征，如层理、节理、断层等，对冲击地压的发生有重要影响。
地下水
地下水的压力和活动对冲击地压的影响不可忽视。

冲击地压的研究现状

冲击地压的研究现状冲击地压作为岩石力学的重大难题之一，冲击地压的发生和发展过程是一个很难用数学手段模拟的动力失稳过程，而煤(岩)体本身是非均匀的各向异性体，所以冲击地压的研究十分缓慢。

由于各国学者在对冲击地压现场调查研究及实验室研究的基础上，相继提出了一系列的理论，按照现代力学观点在对冲击地压不同角度提出了一系列的重要理论，主要有以下几种:强度理论、刚度理论、冲击倾向性理论能量理论以及断裂、损伤理论等。

其中较早的理论为强度理论，该理论早期认为，冲击地压是煤岩局部应力超过强度而发生的，并对煤岩体形成应力集中的原因提出了各种假说，如压力拱理论和悬壁梁理论等，这一理论称为冲击地压的强度理论。

强度理论进一步发展为近代强度理论，以“矿体一围岩”系统为研究对象，考虑了系统的极限平衡。

刚度理论是由Cook 等人在60年代根据刚性压力机理论而得到的。

认为试件的刚度大于试验机构的刚度时，破坏是不稳定的，煤岩呈现突然的脆性破坏[12]。

70年代，Black 将矿柱视为矿山结构的刚度大于矿山负荷系统(围岩)的刚度是产生岩爆的必要条件。

按照现代力学观点，冲击倾向性理论是指煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性。

煤岩体冲击倾向性是产生冲击地压的必要条件。

冲击倾向理论是波兰和前苏联学者提出的，我国学者在这方面做了大量的工作，提出用煤样的动态破坏时间(t D )、弹性能指数(ET W )及冲击能量指数(E K )三项指标综合判别煤的冲击倾向的实验方法，提出了两个冲击倾向胜指标：弹性能指数ET W 、冲击能量指数E K 。

弹性能指数计算方法是对煤层进行单轴压缩试验，达到峰值的80%一90%时再卸载，弹性能量为P S Φ，损失能量为T S Φ，则弹性能指数为： TP ET S S W ΦΦ= 冲击能量指数是利用煤的全过程应力应变曲线，设峰值前的面积为s F ，峰值后的面积为X F ，则冲击能量指数为： XS E F F K = 认为当这两个冲击倾向性指标大于某个值时，就会发生冲击地压，这一理论称为冲击倾向理论。

加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究

加载速率影响的岩石变形场演化及声发射特征实验研究加载速率是岩石变形和破裂过程中的重要参数之一，对岩石变形场的演化和声发射特征具有显著影响。

为了深入研究加载速率对岩石变形和声发射特征的影响，本实验进行了一系列加载速率变化的岩石变形场实验研究。

本实验选择了一块具有典型物理力学性质的花岗岩样本作为研究对象。

在实验中，我们将岩石样本放置在加载装置中，并通过施加不同的加载速率来模拟岩石在不同加载条件下的变形过程。

实验中，我们分别选取了快速加载、中等加载和慢速加载三种不同的加载速率，并观察了岩石样本在不同加载速率下的变形和声发射特征。

实验结果表明，不同加载速率下岩石变形场的演化过程存在明显差异。

在快速加载条件下，岩石样本出现了较大的应力集中和裂纹扩展现象，变形过程较为剧烈。

与之相比，在慢速加载条件下，岩石样本的变形过程较为缓慢，应力集中和裂纹扩展现象较为有限。

中等加载速率下，岩石样本的变形过程介于快速加载和慢速加载之间。

此外，在不同加载速率下，岩石样本的声发射特征也存在差异。

实验结果显示，快速加载条件下，岩石样本的声发射事件频率较高，并且声发射事件持续时间较短。

与之相比，在慢速加载条件下，岩石样本的声发射事件频率较低，并且声发射事件持续时间较长。

中等加载速率下，岩石样本的声发射特征介于快速加载和慢速加载之间。

综合实验结果可知，加载速率是影响岩石变形和声发射特征的重要因素。

不同加载速率下，岩石的变形过程和声发射特征存在差异，这对于理解岩石的力学行为和预测岩石破裂的过程具有重要意义。

本实验为进一步研究加载速率对岩石变形和声发射特征的影响提供了实验基础，并为岩石工程和地质灾害预测提供了参考依据。

冲击地压

2、微震法煤和围岩在受力变形和破坏过程中，会发生破裂震动，从震源传出震波或声波，当震波或声波的强度和频率达到一定数值时，会出现煤岩体的突然破坏，发生冲击地压。煤岩体内的震动波可以被安设在煤体内的探测仪器（拾振器）所接收，经放大并记录下来。微震法是通过记录采矿震动的能量、确定和分析震动的方向以及对震中定位来评价和预测冲击地压。微震法就是利用井下拾震仪站接收的直达P波起始点的时间差，在特定的波速场条件下进行二维或三维定位，以判定破坏地点，同时利用震相持续时间计算所释
2.6～3.0 ≥3.0
二、冲击地压的发生机理
冲击地压发生的根本原因是强度比较高的煤（岩）层，受构造运动和开采形成的高强度应力集中。 1、冲击地压发生的影响因素冲击地压的影响因素包括地质因素和开采技术因素。地质因素主要包括开采深度、地质构造、煤岩结构和力学特性。（1）开采深度的加大使煤体的应力增加，煤体变形和积聚的弹性潜能增大，一般在达到冲击地压临界深度时发生冲击地压。（2）地质构造如褶皱、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。一般在褶曲和断层区域易于
冲击地压及其监测方法
一、冲击地压的特征及分类二、冲击地压的发生机理三、冲击地压的监测方法
一、冲击地压的特征及分类
冲击地压现象是矿山压力显现的一种特殊形式，可以描述为：矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤（岩）变形能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象。 1、冲击地压发生的地点及主要特征：（1）冲击地压的发生于地质构造有密切的关系，往往发生在褶皱、断层及煤层变异性突出的部位主要受构造应力的控制。（2）发生冲击地压的煤层顶板往往具有坚硬的岩层，这种岩层聚集高强度的变形能，是发生冲击地压的主要驱动能量。（3）发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要特征，将巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间。

单轴压缩下冲击倾向性煤样声发射特性的实验研究

单轴压缩下冲击倾向性煤样声发射特性的实验研究
杨磊，毛德兵＇
（１．煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京１０００１３；２．天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京１０００１３）
［摘
要］利用岩石力学试验机和ＰＡＣ声发射信号采集系统对冲击倾向性煤样进行了单轴压缩
ＹＡＮＧＬｅｉ．ＭＡ０Ｄｅ．ｂｉｎｇＩＩ
（１．ＣｏａｌＭｉｎｉｎｇ＆ＤｅｓｉｇｎｉｎｇＢｒａｎｃｈ，ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｐｐｌｙｉｎｇｒｏｃｋｍｅｃｈａｎｉｃｓｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄＰＡＣａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔｏｍａｋｉｎｇａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｔｅｓｔｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｂｕｒｓｔｉｎｇｌｉａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｄｙｎａｍｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｅｎｅｒｙｇｒａｔｉｏａｎｄｂｖａｌｕｅｄｕｒｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄａｍａｇｅｐｅｒｉｏｄｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｅｎｅｒｙｇｒａｔｉｏａｃｔｉｖｅｐｏｉｎｔｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅ

中国矿业大学(北京)2013年优秀博士、硕士学位论文名单

序号 25 26 27 28 29 30 31
姓名
性别男女男男男男女
导师姓名
学科专业名称
学位论文题目基于计算流体力学软件的船舶烟气脱硫喷淋流场数值分析空心微珠改性无机硅酸锌涂层性能的研究基于采煤机振动特性的煤岩识别方法研究动态定向电场激励法煤巷综掘超前探测仪发射装置研制浓密膏体管道输送系统研制及阻力影响因素研究管道裂纹的电磁激励红外热像无损检测数值仿真研究基于示踪时差法的浓密膏体管道流量测量装置研究
我国民间金融利率及其风险管理研究基于物联网的煤炭企业物资超市管理研究与系统实现我国煤炭企业销售绩效评价研究煤炭井工矿劳动定额制定方法及应用研究碳纳米管对碳纤维复合材料层间韧性的改性研究开挖卸荷条件下硬岩的变形特性研究温度条件下岩石含 III 型裂纹断裂规律实验及数值模拟研究恒阻大变形缆索静力学特性试验研究灌水对北京地铁 10 号线盾构隧道稳定性影响研究活性粉末混凝土高温爆裂机理的数值模拟研究 KdV 型方程在超对称 Reciprocal 变换下的性质研究西方消费主义思潮对我国大学生的影响及对策研究社会建构视角下的工程风险研究
机电学院机电学院机电学院管理学院力建学院力建学院
19 20
高祥涛贾雪娜
男女
岩土工程岩土工程
力建学院力建学院
中国矿业大学(北京)2013 年优秀硕士学位论文名单
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 姓名许力峰孙全刘世奇王亚茹刘珂铭赵飞贾敬艳朱学申王浩森姚征刘文忠王晓丽张玲万艳东刘金光刘娟怀杨杨章智明鲁光辉蒙小俊张明杨泽生陈文超张文磊性别男男男女男男女男男男男女女女男女男男男男女男男男导师姓名张勇秦跃平许延春秦跃平张勇黄玉诚秦跃平曹代勇胡社荣曹代勇戴华阳戴华阳崔希民竹涛张玉秀解强郑水林黄占斌郑水林张玉秀杨巧文吴淼田子建郑晓雯学科专业名称采矿工程安全技术及工程采矿工程安全技术及工程采矿工程采矿工程安全技术及工程矿产普查与勘探地质工程矿产普查与勘探大地测量学与测量工程大地测量学与测量工程摄影测量与遥感环境工程生物化工化学工艺矿物加工工程环境工程矿物加工工程环境科学化学工艺机械电子工程通信与信息系统机械设计及理论学位论文题目薄基岩厚表土煤层群协调开采技术研究煤岩动态损伤演化理论及数值模拟研究姚桥煤矿微山湖下安全采煤论证及研究煤粒瓦斯放散理论与实验研究采动影响下工作面围岩裂隙演化规律研究公格营子矿公路下压煤巷式充填开采研究采空区瓦斯运移的有限体积法数值模拟研究韩城区块煤层气井煤粉产出影响因素及规律研究煤田火区动态变化研究与煤火成因分析煤粉产出物理模拟及动态变化规律研究矿山数据库管理与沉陷预警系统的开发应用无人机遥感图像拼接与匀色关键技术研究基于 ALOS/PALSAR 数据的土壤水分反演研究低浓度瓦斯变压吸附实验研究硅缓解龙葵镉毒害的生化机制研究改性活性炭及磁性活性炭吸附镍离子热力学研究新疆夏子街膨润土湿法选矿提纯研究环境材料对土壤重金属的固化效应研究硅藻土处理医药化工高浓度含盐废水的研究苯酚降解菌的降酚特性及其在焦化废水中的除酚作用研究 Ag+强化砷黄铁矿生物浸出的研究基于悬臂式掘进机多工位支锚系统的研究左手材料的设计及应用研究基于虚拟现实技术的液压支架三维可视化监测系统研究所属学院资源学院资源学院资源学院资源学院资源学院资源学院资源学院地测学院地测学院地测学院地测学院地测学院地测学院化环学院化环学院化环学院化环学院化环学院化环学院化环学院化环学院机电学院机电学院机电学院

目前煤矿冲击地压灾害

岩石破裂现象弹性潜能释放冲击地压定义地质因素开采技术因素应力集中030201冲击地压灾害的形成原因人员伤亡设备损坏生产中断环境恶化冲击地压灾害的危害性国内现状国外现状国内外冲击地压灾害现状冲击地压灾害不仅在煤矿井下造成破坏，还可能对地表设施和周边环境产生影响。

随着开采深度的增加，这种影响范围有进一步扩大的趋势。

冲击地压灾害的趋势灾害影响范围扩大灾害频次增加现有防控措施及效果防控措施目前，煤矿冲击地压灾害的防控措施主要包括合理布置采场、采用控制爆破技术、加强支护措施、实施岩爆监测预警等。

防控效果虽然现有的防控措施在一定程度上降低了冲击地压灾害的发生率和影响程度，但在深部开采条件下，现有措施的效果逐渐减弱。

因此，亟需加强冲击地压灾害成因机理研究，进一步改进和完善现有防控技术体系，以提高煤矿冲击地压灾害防控能力。

微震监测技术利用煤岩体变形破裂过程中产生的电磁辐射信号，通过布置在巷道的电磁辐射传感器进行实时监测，实现冲击危险的预警。

电磁辐射监测技术声发射监测技术冲击地压监测技术基于实时监测数据的预警系统多参数融合预警系统冲击地压预警系统监测与预警的挑战及解决方案监测技术挑战01数据处理与分析挑战02多源信息融合挑战03风险评估基于风险源的信息，进行定量和定性评估，确定冲击地压灾害的风险等级，为后续的风险管控提供依据。

风险识别通过地质勘探、微震监测等手段，识别冲击地压灾害的风险源，确定灾害发生的可能性和影响程度。

风险管控根据风险评估结果，制定相应的管控措施，如限制作业人员数量、调整开采顺序等，以降低冲击地压灾害发生的风险。

冲击地压灾害风险管理防控策略坚持“预防为主，防治结合”的策略，通过优化开采设计、加强支护措施、提高监测预警能力等手段，全方位、多角度地防控冲击地压灾害。

技术路线采用综合防控技术路线，包括地质勘探、数值模拟、微震监测等多种技术手段，以实现冲击地压灾害的有效防控。

防控策略及技术路线加强科技创新强化风险管理推动综合防控提升监测预警能力未来发展方向及建议开采技术因素防控措施地质环境因素案例一：某煤矿冲击地压灾害成因与防控1 2 3监测系统预警算法系统应用效果案例二：某矿区冲击地压监测与预警系统应用案例三风险管理防控策略实施效果。

冲击地压简介

冲击地压简介冲击地压又称岩爆，是指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突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。

它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。

1992年以前，我国有50余个煤矿发生了冲击地压。

比较突出的有北京矿务局门头沟煤矿、抚顺矿务局龙风煤矿、枣庄矿务局陶庄煤矿、大同矿务局忻州窑煤矿、四川省天池煤矿和新汶矿务局华丰煤矿等。

2008年6月5日15时57分，河南省渑池县果园乡附近发生3.5级地震，3分钟后，义煤集团公司千秋煤矿突发冲击地压，造成750米——850米处巷道瞬间被毁，正在该段修理巷道的20名矿工被困井下。

冲击地压发生后，义煤集团公司迅速成立了抢险救灾领导小组，紧急启动应急救援预案，实施抢险救援。

截至6月6日4时，20名被困矿工中，9人死亡，11人获救。

获救矿工正在医院接受治疗，没有生命危险。

世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。

1783年英国在世界上首先报导了煤矿中所发生的冲击地压现象。

以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区，冲击地压现象时有发生。

在我国，冲击地压最早于1933年发生在抚顺胜利煤矿。

以后，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。

随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。

我国煤矿冲击地压特征1、突发性。

发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间为几秒到几十秒。

2、一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)。

浅部冲击(发生在煤壁2m～6m范围内，破坏性大)和深部冲击(发生在煤体深处，声如闷雷，破坏程度不同)。

最常见的是煤层冲击，也有顶板冲击和底板冲击，少数矿井发生了岩爆。

在煤层冲击中，多数表现为煤块抛出，少数为数十平方米煤体整体移动，并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波。

3、具有破坏性。

往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵塞、人员伤亡。

冲击地压预测方法

冲击地压预测方法第一节概述冲击地压预测是防治工作的重要部分。

准确的预测对及时采取区域性防范措施和局部性解危措施十分重要。

冲击地压的预测包括时间、地点和规模。

它包括在实验室对煤层的力学性质和冲击倾向鉴别及在采掘过程中对冲击危险程度的鉴别。

所谓冲击危险是指发生冲击地压的可能性。

冲击危险程度是指发生冲击地压的规模。

预先查明矿区各矿井有冲击危险的煤层就可以制定合理的矿区规划和矿井设计，采用正确的开拓开采方式，从根本上消除或减缓冲击地压危害。

在有冲击地压危险的矿井进行采掘过程中的预测，可以指导人们在危险区及时采取治理措施，避免冲击地压危害。

因此，冲击地压预测工作可以分阶段进行，在煤田地质勘探阶段，利用钻孔岩芯进行力学试验，测定煤岩的冲击倾向性。

利用详查和精查勘探中的资料评价影响冲击地压的主要地质因素，包括埋藏深度、地质构造、顶底板，尤其是老顶的岩性及厚度、煤岩强度及变形特性等；在矿井建设阶段，利用井巷揭露出的煤层和岩层进行进一步的力学试验，评价煤岩层的冲击倾向和分析新获得地质资料，选择合理的开采方法和相应的防范措施；对于生产矿井，开采到一定深度（始发深度）后，应按照《冲击地压煤层安全开采暂行规定》进行管理。

由于冲击地压一般发生在采掘工作面及其附近地段，因此要在生产过程中进行经常性的冲击危险预测工作，以便及时地采取解危措施，保证安全生产。

冲击地压的预测是基于对冲击地压发生机理的认识。

目前冲击地压的预测都是围绕冲击地压发生的强度条件和能量条件进行的。

通过对煤岩体的应力水平和分布状态以及能量积蓄和释放等变化进行监测，在时空上判断煤岩体破坏形式、规模和释放能量的大小，并以此来进行冲击地压的预测。

一般情况下，冲击地压发生在采掘工作面的应力集中区。

应力集中产生于开采深度大（自重应力），岩体中存在地质构造应力，采掘空间周围应力集中，残留煤柱边缘区，断层和相邻采掘空间的附加应力等。

它的峰值越大，峰值位置距离煤壁越近，发生冲击地压的危险性越大。

浅谈煤矿冲击地压研究现状与应用

期苏联学者ＣＴ阿维尔申。．．以及２０世纪６０年代
增加。下岩体（括煤体）于三向高应力状态地包处下，能积聚大量的弹性能，可于是冲击地压的危险
性也在逐步增加。原来没有发生过冲击地压的矿井，现在也开始发生，原来发生过冲击地压的矿井，现在发生的强度越来越大，生的次数越来越发
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２８
植远远等浅谈煤矿冲击地压研究现状与应用
２００８年第１期
限性，只有综合运用才能使预测工作更为完善，其方法为采用地质动力方法、综合指数和分析方法
（）２刚度理论。刚度理论是Ｃｏｏｋ等人由刚性
试验机理论而得到的，该理论认为若试验机刚度小于试件后期变形刚度时，则发生突然的失稳破坏。于井下矿柱与围岩的关系，比拟为试件与对可试验机的关系，所以矿柱冲击的发生条件可以利用试件在试验机上发生突然破坏的刚度条件作比较．即矿山结构的刚度大于矿山负载系统的刚度是发生冲击的必要条件。这一理论被称为刚度理论。刚度理论只在矿柱冲击情况下较为适用，于对
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２００８年第１期
Hale Waihona Puke 能源技术与管理
２７
浅谈煤矿冲击地压研究现状与应用
檀远远。李德忠
（徽理工大学资管系。徽淮南２２Ｏ）安安３Ｏ１

断层带活化与冲击地压

3.1 项目研究的意义近年来，冲击地压灾害日趋频繁和普遍，冲击地压问题已经成为我国深部煤炭开采必须面对和解决的首要安全生产课题之一。

根据冲击地压发生规律的统计资料，地质构造发育的区域往往更容易发生冲击地压，其中断层便是一种重要的诱发冲击地压发生的构造形式[1-3]，由断层活化引起的冲击地压往往具有冲出煤量大、破坏性强、发生突然而猛烈的特点。

2005年阜新孙家湾煤矿发生“2.14”瓦斯爆炸事故[4]，造成214人死亡，事故发生前该区域先发生了冲击地压，冲击地压造成巷道通风不畅和瓦斯异常涌出，瓦斯积聚而最终引发大爆炸。

事故正是由于开采活动引起断层活化进而诱发冲击地压引起，属于典型的断层活化诱发型冲击地压。

2011年千秋煤矿掘进巷道发生了“11.3”特大冲击地压事故，巷道发生严重的挤压垮冒，将正在该巷作业的矿工封堵或掩埋其中，最终仍造成10人遇难，64人受伤，近400m巷道严重损毁，而贯穿整个矿区的F16逆冲断层以及工作面的数个小断层是引发此次冲击地压的重要地质构造因素，事故调查组认定事故直接原因为开采活动导致上覆砾岩层诱发下伏F16逆断层活化引发[5]。

因此，由断层活化诱发冲击地压问题的研究是十分必要和迫切的。

地质构造的形成过程存在着复杂的应力场演化，复杂的构造应力状态增加了断层相关问题研究的难度，对于断层方面的研究，地震学家们对各种形式的断层模型做了相关研究，也取得了一系列研究成果，但这些仅限于断层在地震学上的意义，并不涉及开采扰动或采场覆岩运动等对断层结构的影响以及开采扰动、断层活化、工作面冲击这三者之间的作用联系，对断层冲击地压发生机理的认识不足。

鉴于此，本研究着眼于开采扰动、断层活化、煤岩冲击失稳这三个看似独立实际却存在联系的过程，通过相似模型实验、煤岩组合结构实验等手段，研究开采扰动引起断层活化进而诱发冲击地压的过程，旨在揭示采动影响下断层活化的机理以及断层活化与煤岩冲击失稳之间的作用联系，研究成果服务于诸如义马矿区这类断层控制下的冲击地压的防范和治理。

岩石变形破坏的声发射演化特征实验研究

岩石变形破坏的声发射演化特征实验研究
岩石是地壳中的主要构成物质，其在地质过程中常常经历变形和破坏。

了解岩石变形破坏过程对于预测地壳运动和地震活动具有重要意义。

声发射是一种由岩石内部产生的微小振动信号，可以提供关于岩石变形破坏的重要信息。

本研究旨在通过实验研究，探索岩石变形破坏的声发射演化特征。

实验选取了不同类型的岩石样本，包括花岗岩、片麻岩和砂岩，分别进行了力学加载实验。

实验中使用了高灵敏度的声发射传感器，以捕捉岩石变形破坏过程中产生的微小振动信号。

通过记录和分析声发射信号的频率、能量和数量等参数，可以了解岩石变形破坏的演化特征。

实验结果表明，在岩石样本受到加载时，声发射信号呈现出明显的演化特征。

首先，声发射事件的数量随着加载增加而增加，表明岩石变形破坏过程中产生的微小裂纹和断裂事件逐渐增多。

其次，声发射信号的能量随着加载增加而增加，说明岩石变形破坏的程度逐渐加剧。

最后，声发射信号的频率在岩石变形破坏过程中会发生变化，表明岩石内部的局部应力状态不断变化。

通过进一步分析声发射信号的时序关系，可以发现岩石变形破坏过程中存在着明显的前兆信号。

这些前兆信号可以提供岩石变形破坏的预警信息，对于预测地壳运动和地震活动具有重要意义。

总之，岩石变形破坏的声发射演化特征实验研究揭示了岩石在受力加载过程中产生的微小振动信号的变化规律。

通过分析声发射信号的数量、能量、频率和时序关系等参数，可以深入了解岩石变形破坏的过程和机制。

这对于地质灾害预测和地震活动研究具有重要意义，也为岩石工程和地质工程提供了参考依据。

冲击地压危险性评价的FCA-PCA模型及其应用

收稿日期：２０２１０１?２８作者简介：史　默（１９８８－），男，陕西三原人，技术员，从事矿山压力与岩层控制工作。

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２１．０４．０１５冲击地压危险性评价的ＦＣＡ－ＰＣＡ模型及其应用史　默，石嘉栋（陕西彬长文家坡矿业有限公司，陕西咸阳　７１３５９９）摘　要：针对煤矿冲击地压的日渐频发，通过三轴冲击动静载组合试验机采集的数据作为评价指标，利用模糊综合评判法建立冲击地压危险性评价模型，并在所采集的数据中挑选出３种影响因素，分别为声发射信号振幅、单轴抗压强度、振动速度。

通过主成分分析的方法对３种影响因子进行评价，然后分别计算出每一个影响因子所对应的特征值以及贡献率。

结果得出，根据主成分分析法得到的１００个评价对象的累计贡献率，模糊综合评判法能够准确预测冲击地压的危险等级，可作为煤矿预测冲击地压的一种有效方法。

关键词：冲击地压；模糊评判；主成分分析；危险等级中图分类号：ＴＤ３２４文献标识码：Ｂ文章编号：１００５２７９８（２０２１）０４?００４４?０３煤矿冲击地压使聚集在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发生强烈声响，又称之为“岩爆”，对煤矿安全开采造成很大的危害。

很多学者从多个方面开展预防预警工作。

目前在矿上最为实用的冲击地压预测预警方法主要有：钻屑法、微震监测法、地音法、电磁辐射法综合指数法和计算机模拟分析方法［１］。

冲击地压危险性评价是冲击地压预防的前提，我国众多学者提出了多种研究方法。

窦林名等［２］提出基于采矿与地质因素的综合指数法来评估开采区域的冲击地压危险综合指数；朱广安等［３］以朝阳煤矿３１０８工作面为例，针对临断层孤岛面冲击地压危险性进行评估；邓志刚等［４］对巷道冲击地压有效研究煤岩受载条件下纵波波速与应力之间的关系进行研究，分析了冲击地压事件与采矿地质因素之间的关系，认为开采深度是最重要的影响因素；冯泽杰等［５］针对煤矿冲击地压的类型、预测的方式方法做了整体的概述。

冲击地压发生机理及监测方法现状分析_许磊

(如瓦斯、水和温度等 )引起的应力；R— — — 煤体与围岩系统强度。
建立冲击地压力学模型如图 1 所示。
具有代表性的是布霍依诺[1]提出夹持煤体理论，如图 2 所
示。这一理论认为，坚硬的顶板可将煤体夹紧，煤体夹紧阻碍了
似分析，提出一套力学计算方法，对能量理论的研究做了进一步
完善。
≥ ≥ ≥ ≥ α
dUE dt
+β
dUS dt
≥1
（2）
dUp
dt
其中，UE— — — 围岩系统储存的弹性能；US— — — 煤体储存的弹
性能；UP— ——消耗于克服煤体与围岩边界处和煤体破坏等阻力
斯突出、冲击地压事故死亡人数高达 28％。由于冲击地压灾害具
有突发性、震动性和巨大破坏性等特征,一般会造成巨大的人员
伤亡和资源浪费。因此对于冲击地压机理的研究以及准确监测
预报十分重要。
本论文研究冲击地压的发生机理及监测方法，这对于防治
冲击地压灾害的发生，减少由耗的能量，就会发生冲击地压。七十年代由布霍依诺、
布格尔特和里波曼所提出的能量率理论[3]。较全面和完善地揭示
了发生冲击地压时的能量过程 ,用 (2)式作为发生冲击地压的能量
判据，(俄)И.М.佩图霍夫[4]对产生冲击地压时的能量结构做了类
1 冲击地压发生机理分析
地下岩体处在复杂与强大的自重应力、构造应力和开采附
加应力场中，地下赋存的煤体与岩体，在强大的应力作用下产生

煤矿矿压与冲击地压的监测与技术

煤矿矿压与冲击地压的监测与技术煤矿工作面所面临的矿压和冲击地压问题是煤矿安全生产中的重要难题。

矿压和冲击地压的监测与技术是煤矿安全管理的关键环节之一。

本文将围绕煤矿矿压与冲击地压的监测和技术方面展开探讨，并介绍一些常用的监测和控制技术。

1. 矿压和冲击地压的定义矿压是指煤矿开采过程中，由于矿体围岩受到的应力超过其强度极限而发生的变形和破坏现象。

冲击地压是指矿体层理面倾斜、岩层发生变形产生的突然释放能量，引起矿压突增的现象。

矿压和冲击地压的发生会导致煤矿采空区变形、煤柱破坏、巷道变形和支护失效等问题，严重威胁着煤矿工人的安全。

2. 矿压和冲击地压的监测技术矿压和冲击地压的监测技术是预防和控制矿压和冲击地压的关键手段。

目前，常用的矿压和冲击地压监测技术主要包括压力差法、变形法、声发射法和应力监测法等。

2.1 压力差法压力差法是通过测量巷道两侧的压力差来判断巷道周围岩土体的稳定性。

通过安装巷道两侧的压力测点，可以实时监测巷道周围的压力情况。

当压力差超过一定范围时，表明巷道周围的岩土体已经受到了较大的压力，需要采取相应的支护措施。

2.2 变形法变形法是通过测量巷道变形来判断巷道周围岩土体的稳定性。

常见的变形监测方式包括收缩尺、压力板和位移钢筋等。

这些监测设备能够实时测量巷道的变形情况，一旦发现巷道发生较大的变形，就可以及时采取支护措施，避免矿压和冲击地压带来的危害。

2.3 声发射法声发射法是通过检测岩石中的微小应力产生的声波信号来判断巷道周围岩土体的稳定性。

声发射装置可以实时监测岩石中产生的声波信号，并通过分析声波信号的特征来评估巷道周围的稳定程度。

这种监测方法可以提前预警矿压和冲击地压的发生，为采取措施提供参考。

2.4 应力监测法应力监测法是通过测量岩体中的应力分布情况来判断巷道周围岩土体的稳定性。

常用的应力监测器包括应变仪、锚索和岩体应力测压仪等。

这些监测设备可以实时测量巷道周围岩土体中的应力情况，并提供准确的监测数据，为采取控制措施提供依据。

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煤矿冲击地压监测预警与防治研究进展张可王增坤山东鲁能菏泽煤电开发有限公司郭屯煤矿，山东菏泽 274700摘要：我国浅部煤炭资源趋于枯竭，不得不进入深部开采。

随着采深的增加，地质灾害频发，冲击地压是其中一种；由于其发生突然，较难捕获其前兆特征，且产生机理复杂，因此对其防治研究是采矿与岩石力学界一个难点。

随着采深的逐年增加，灾害的影响面将越来越大，给矿区的安全高效开采带来一系列问题。

其中煤岩层高应力集中和高能破裂区域等冲击地压前兆信息的捕捉和冲击地压防治是深部资源开采时所面临的主要问题。

本文分析了煤矿冲击地压的形成机理和主要特征，总结了冲击地压监测技术的研究现状，提出了冲击地压防治技术措施。

关键词：煤炭开采；冲击地压；预警与防治中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）45-0090-021 煤矿冲击地压形成机理及主要特征1.1 冲击地压形成机理冲击地压是集聚在矿井巷道煤层中或周围岩体内的能量瞬间释放，将煤岩抛向巷道，造成煤岩体震动和破坏。

通过阅读文献和工程实际经验可以总结以下三类：复杂的地质因素，煤炭开采的技术条件因素，采场施工管理因素。

由于冲击地压的产生机理十分复杂，目前并没有形成一个统一共识，一直以来是成为国内外学者研究的重点和难点。

目前对冲击地压机理的研究主要概括为强度理论、能量理论和冲击倾向性理论。

这些理论是基于煤层和围岩的刚度来说明。

当煤层和围岩的刚度均大于零，煤岩体稳定。

当煤层和围岩的刚度不小于零，并且煤层刚度小于零的情况下，整个煤岩体处于亚稳定或临界破坏状态。

当煤层和围岩刚度之和小于零，整个煤层与岩体处于强烈破坏状态，进而发生冲击地压灾害。

在煤矿开采过程中，煤层和围岩体构成一个动态平衡系统。

由于岩层体顶板和底板的强度均比煤层大，而煤层作为开采对象，在岩体压力作用下，煤层体容易遭受破坏，如果是稳定破坏，则表现为煤柱的变形、巷道压缩等，如果这种破坏为非稳定、瞬时性的能量释放，则表现为冲击地压灾害，严重影响人员和设备的安全生产。

单轴压缩下冲击倾向性煤样声发射特性的实验研究

单轴压缩下冲击倾向性煤样声发射特性的实验研究杨磊;毛德兵【摘要】利用岩石力学试验机和PAC声发射信号采集系统对冲击倾向性煤样进行了单轴压缩声发射测试,研究了其变形破坏过程中的声发射能率及b值的动态变化特征.试验结果表明,冲击倾向性煤样和无冲击倾向性煤样的声发射能率活跃点分别为峰值应力的90％和50％,声发射能率特征体现了冲击倾向性的本质,煤样破坏前声发射b值可以作为冲击倾向性煤样失稳破坏的前兆信息.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2013(018)001【总页数】3页(P14-16)【关键词】冲击倾向性;声发射能率;b值;前兆信息;冲击地压【作者】杨磊;毛德兵【作者单位】煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD324近年来，随着煤矿开采深度的不断增加，冲击地压等煤岩动力灾害日趋严重。

冲击地压是煤岩体失稳破坏的宏观表现，煤岩体失稳破坏过程中伴随着弹性能、声能、电磁能等多种能量信号的释放，其中声发射是一种常用的研究煤岩破坏特性的指标［1］。

早在20世纪30年代，美国学者Obert和Duvall就应用声发射检测技术来确定岩石受压后的破裂位置［2］。

随后国内外学者对煤岩破坏过程中的声发射现象进行了大量的研究，李庶林等［3］对单轴受压岩石破坏全过程进行了声发射试验，分析了岩石破坏过程中的力学特性和声发射特征;王恩元等［4］对单轴压缩煤体破裂过程中声发射的频谱特征进行了研究，发现煤体声发射的频谱特征变化与煤体变形破裂过程密切相关;杨永杰等［5］对单轴压缩条件下煤样的声发射特征进行了研究，得出了预测煤样破裂时间的指标;左建平等［6］对煤岩组合体破坏过程的声发射行为进行了研究，并获得了声发射三维空间分布规律。

目前，将声发射与冲击倾向性相联系的研究相对较少，宁超等［7］研究了单轴压缩下冲击煤岩的声发射特性，发现了冲击煤岩屈服阶段声发射参数的平静现象;赵毅鑫等［8］对冲击倾向性煤体破坏过程中的声热效应进行了研究，发现冲击倾向性煤体的失稳破坏更突然、更难于预测。

如何进行微震(声发射)监测及预警

如何进行微震（声发射）监测及预警首先需要了解监测内容：声发射和微震伴随着岩体失稳的整个过程，因此跟踪监测声发射和微震，掌握该区域岩体的监测参数变化可有效分析和预警地质灾害的发生。

监测参数主要包括：a）震源，即微地震震源，岩体失稳发生点；b）事件率，即频度，单位时间声发射和微震的发生次数；c）振幅，与震级对应，反映了事件的强度；d）能率，单位时间内的能量；e）事件变化率和能率变化，单位时间内的事件率和能率变化；f）频率分布，声发射和微震的频率范围态势分布。

掌握规律：声发射与微震信号的特征决定于震源性质、所经岩体性质及监测点到震源的距离等。

基本参数与岩体的稳定状态密切相关，基本上反映了岩体的破坏现状。

事件率和频率等的变化反映岩体变形和破坏过程；振幅分布与能率大小，则主要反映岩体变形和破坏范围；事件变化率和能率变化，反映了岩体状态的变化速度。

岩体处于稳定状态时，事件率等参数很低，且变化不大，一旦受外界干扰，岩体开始发生破坏，微震活动随之增加，事件率等参数也相应升高。

发生冲击地压之前，微震活动增加得更为明显。

而在临近发生冲击地压时，微震活动频数反而减小。

岩体内部应力重新趋于平衡状态时，其数值又随之降低，此为岩体破坏规律。

第一步：安装矿山之星微震（声发射）监测及预警系统，系统通过布置一定的密度的检波器，组成传感器几何矩阵，拾取微震信号。

第二步：系统进行积分、微分、滤波和频谱等数据分析，实现定位；达到警戒值，主动预警，并在显示设备上呈现震源位置。

系统即时、连续地自动采集矿山岩体震动信号；自动生成震动信号图并保存；定期打包保存震动记录信息；管理人员可随时浏览全部历史震动信息。

微震（声发射）监测及预警系统广泛应用于多个领域。

冲击地压预防技术(二篇)

冲击地压预防技术1．冲击矿压现象及特点冲击地压（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。

冲击地压预防技术（二）冲击地压是指在地下工程施工过程中，由于地下水位过高、土层松散或受到震动等因素，导致地下土体失稳、塌陷或产生巨大的压力，对地下工程的施工和运行带来巨大的困扰和危害。

煤矿冲击地压灾害分析与控制技术研究

煤矿冲击地压灾害分析与控制技术研究发布时间：2021-10-26T08:33:17.258Z 来源：《当代电力文化》2021年21期作者：胡永波[导读] 近年来，随着浅部煤炭资源的枯竭，煤矿与逐渐加深开采深度，因此水温高、地压大深部岩石岩性改变等特点也逐渐的显现出来，进而导致各种动力灾害现象也显著增加。

胡永波新汶矿业集团有限责任公司孙村煤矿，山东省新泰市 271219摘要：近年来，随着浅部煤炭资源的枯竭，煤矿与逐渐加深开采深度，因此水温高、地压大深部岩石岩性改变等特点也逐渐的显现出来，进而导致各种动力灾害现象也显著增加。

为了有效的降低煤矿冲击地压的过程中所造成的严重危害，就需要在进行开展有效技术的过程中，先对煤矿冲击地压灾害进行细致分析。

因此，本文就煤矿冲击地压灾害进行有针对性的分析阐述，并且提出了相应的控制技术。

关键词：煤矿冲击地压；灾害分析；控制技术；研究引言冲击地压也被称作岩爆，简单的解释就是岩石体内的势能在一定条件的冲击下进行猛烈地释放过程，这一过程中蕴含了能量巨大，同时会产生剧烈的震动，能够导致岩石破裂弹出碎片危害性极强。

在煤矿的生产过程中，经常会出现冲击地压这种动力灾害，这也是目前为止矿山安全事故多发的因素之一。

这一灾害突发性强，破坏性大，一旦形成冲击地压，那么将会对煤矿工人的生命安全造成严重的危害，对于煤矿井下的设备仪器和构筑物都会遭到严重的损坏，进而对经济造成严重的损失。

因此，有效的控制冲击地压的形成或者在期出现的时候能够在最大程度上降低危害，是煤矿企业亟待解决的问题。

1、煤矿成绩地压的形成原理及其特点煤矿冲击地压是由于矿山和采场周围的岩体因为受到外力影响产生形变而导致的能量自由释放过程。

当脆性媒体的极限平衡遭到冲击或者破坏时，就会向自由空间进行能量释放，以其突然、急剧、猛烈地破坏特征对其周围的人员和设施造成严重的损害。

冲击地压的爆发方式被分为构造应力型、中间型和动态型。

还可以根据范围的大小来进行局部和大面的区分。