冲击地压及防治技术培训

兴隆庄煤矿

冲击地压及防治技术培训 本培训共分为六讲

第一讲 冲击地压概述 第二讲 冲击地压发生的机理 第三讲 冲击地压的影响因素 第四讲 冲击地压预测方法 第五讲

冲击地压防治措施

1 冲击地压概述

1.2 冲击地压的显现特征

（1） 突发性：冲击地压发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，难以确定发生的时 间、地

点的强度。

（2） 多样性：一般表现为煤爆（煤壁爆裂、小块抛射） 、浅部冲击和深部冲

击。 见的是煤层冲击，也有顶板冲击和底板冲击，少数矿井发生岩爆。

（3） 破坏性：往往造成煤壁片帮、顶板可能有瞬间明显下沉；有时底板突然鼓起甚

至接顶；常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出， 堵塞巷道，

架；从后果来看冲击地压往往造成人员伤亡和巨大的生产损失。

（4） 复杂性：在自然地质条件上，除褐煤以外的各种煤种都记录到冲击现象，采深 从200

〜1000m ，各种地质条件都发生过冲击地压。在生产技术条件上，各种采煤方法都 出现了冲击地压。 1.2 冲击地压的分类

（一）根据显现强度及其对煤和岩层、支架、设备的破坏程度分（分为四类） 1 •弹射：单个碎块从煤岩体表面弹射出来，并伴有强烈的声响。

2 .煤炮（深部冲击）：深部的煤岩体发生破坏，但煤或岩石不向已采空间内抛出， 只有片帮

或散落现象，岩体震动，伴有声响，有时产生煤尘。

3 .微冲击：煤或岩石向已采空间抛出，但对支架和设备无损害，围岩震动，伴有很 大声响，

产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。

4 .强冲击：部分煤或岩体急剧破坏，大量的煤或岩石向已采空间抛出，出现支架折 损、设备

移动和围岩强烈震动，伴有巨大声响，形成大量煤尘。

（三）根据煤岩体应力来源及加载方式分（分为四种类型）

1•重力型 主要受重力作用，没有或只有少量构造应力的影响而引起的冲击地压。 2 •构造型主要受构造应力作用引起的冲击地压。

3 •震动型 煤岩体受震动载荷而产生的冲击地压，它与重力型冲击地压的区别在于 载荷的类

型为脉冲式动载，载荷方向与震动波的传播形式和途径有关。

4 •综合型 受几种载荷共同作用而引起冲击地压。

最常

破坏支

兖州矿区冲击地压分类

（四）按巷道破坏部位分类

从巷道（煤巷、回采巷道）围岩破坏部位分析，兖州矿区的冲击动力破坏现象可分为三种类型：

第一类：底板冲击（鼓起）型：东滩矿42轨3#提（两次修复）、43上07轨顺、143 上06 （西）工作面；

第二类：顶板冲击（下沉）型：东滩矿43上04 （北）工作面运顺、济三矿6300工作面辅助顺槽，东滩矿4305工作面切眼导硐；该类冲击具有顶板活动诱发冲击的特点。

第三类：巷帮冲击型：济三矿6303工作面辅助顺槽；

北京：门头沟煤矿是我国冲击地压最严重的矿井之一，现在是木城涧、大安山矿和房山矿具有冲击危险。黑龙江：鸡西、鹤岗。辽宁：抚顺矿务局，胜利矿为最早，而龙凤矿最为严重，现在是老虎台矿较严重。阜新（五龙、孙家湾）、北票（台吉、冠山）。开滦：唐

山矿，开滦矿务局唐山矿的冲击地压大多发生在两面或三面临空的半岛形或孤岛形煤柱中。徐州矿务局，三河尖矿为“三硬”矿区，冲击地压危害较严重。旗山矿与权台矿同属“三软” 矿井，事实上这两个矿都曾发生了较为严重的冲击地压事故。四川：砚台、天池。山西：大同。

山东省从I960年到2004年共在13个矿井发生231次冲击地压、死亡25人，重伤46人。目前具有冲击危险的矿井如下：

新汶矿业集团孙村、华丰、良庄、协庄、潘西；淄博矿业集团唐口矿；临沂矿务局古城矿；济宁市欢城矿；枣庄矿务局陶庄矿，八一矿；兖州煤业股份公司东滩矿、济三煤矿、南屯煤矿、济二煤矿。

1.3 国外冲击地压概况

（一）前苏联

自1951年起，全苏地质力学及矿山测量研究院以及其他研究单位和高等院校等几十个单位配合国家技术监察部门与生产单位一起着手解决煤矿的冲击地压问题。经过多年的

努力，基本上形成了一整套防治冲击地压的组织管理系统，并制定了有关技术规程，发展并

逐步完善了一整套行之有效的防治措施和预报方法，取得了良好效果，冲击次数大为减少。

（二）波兰

波兰早在20世纪60年代初期就着手大力开展科学研究和防治工作。煤层的冲击倾

向实验室测定和井下测定是波兰学者首先倡导并大力发展的。此外，在将岩体声学以及地震

法用于矿山冲击危险探测和监测方面，居世界领先地位。

（三）德国

德国是防治冲击地压较有成效的国家，其主要的工作基点在于实用。由德国所发展的钻孔卸载法、钻屑法以及其它方法在国际上享有较高声誉。

近些年来，冲击地压所造成的破坏后果日益严重，引起了各国的注意。目前世界采矿大

会国际岩石力学局成立了冲击地压研究小组。冲击地压的研究已成为岩石力学科中与现代科

学联系最密切的一个独立的分支学科。

由于其发生机理尚不完全清楚，以及井下地质条件及开采条件的复杂性，冲击地压从理论到防治都没有完全解决，目前仍然是困扰学术界及采矿界的一个世界性难题。

2冲击地压发生的机理

2.1 冲击倾向性理论

发生冲击地压的煤岩体一般都具有一定的物理力学特性，决定其积聚能量并产生冲击破坏的能力，这种能力可称之为冲击倾向，是煤岩的固有属性。

1 .煤样动态破坏时间

在常规单轴压缩试验条件下，煤试件从极限强度到完全破坏所经历的瞬态延续时间称为煤样动态破坏时间。

通过组合试件试验得知，在顶底板抗压强度较高的情况下，在试验时，组合试件基本是煤的部分发生破坏，并且测得数值表明组合试件显示的冲击倾向比纯煤试件更加强烈。说明在围岩作用下，煤的冲击性会更为剧烈。

22强度理论

井下煤岩体除了承受深度压力和支承压力作用外，还存在由于地质构造作用引起的

构造应力和其它应力。“煤体一围岩”系统处于复杂的受力状态，内部存在弱面，所以煤岩体的承载能力应是煤体-围岩系统的强度。只要外载大于承载能力，就会发生破坏。导致岩

体破坏的决定因素，不是应力本身，而是它与岩体强度的比值。当煤岩应力等于或大于煤岩系统的强度时发生破坏。因此发生冲击地压的强度条件或强度判据为：

2.3 能量理论

该理论认为发生冲击地压需要大量能量，不仅矿体释放能量，围岩也释放能量。随

着采掘范围的不断扩大，“矿体-围岩”系统在其力学平衡状态破坏时，可释放的能量大于消耗的能量时就产生冲击地压。考虑到发生冲击地压能量转换的不均匀性和时间效应，矿体和围岩储存的能量应乘以释放系数，以单位时间的能量释放和消耗作为判据：

2.4 组合理论（三条件理论）

组合理论是把强度理论、能量理论的判据以及把煤岩冲击倾向指数是否达到极限值

作为冲击倾向度判据，组成了新的冲击地压判据：

一般来说，强度条件为充分条件，能量条件及冲击倾向为必要条件。三个条件同时

满足，才是产生冲击地压的充分必要条件。