煤矿冲击地压灾害防治与思考
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以上都是外围因素，虽然复杂多变，但最终都得归结于 为冲击启动提供载荷源 （集中静载荷或集中动载荷）！
集中动载荷型冲击地压发生原理 案例1：新疆矿区（埋深317m），单巷布置型
2021/3/14
6
P0
P0
巷道
B
B
N
集中动载荷型冲击地压启动能量判据
集中动载荷 冲击启动区 集中静载荷
B
q
pu 采空区
O
目前冲击地压防治应思考的几个问题
➢ II类开采技术因素及其激发煤岩冲击启动
➢ 冲击地压类型确定再防治
➢ 冲击地压分源、权重综合监测预警
➢ 解危技术的“双刃剑”作用
➢ 强支护存在临界点，不是越强越好
➢ 防冲安全法规自身的错误与矛盾
第4页
开采设计事业部
冲击地压发生的主要影响因素
分别以“冲击地压”、“冲击矿压”为关键词，对近10年间的科技文献进行 检索，共检索了367篇，分析了 87个矿井冲击地压发生地域，主要影响因素。
日期
回采工作面推进速度与煤岩破裂的关系
频次 能 量 /J
推进度/m 推 进 度 /m
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
•巷道掘进速率对煤岩破裂的影响
35
10
掘进速度/m
微震频次
9
30
8
25
7
20
6
5
15
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3
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1
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2011-10-10 2011-9-10 2011-8-10 2011-7-10 2011-6-10 2011-5-10 2011-4-10 2011-3-10
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开采设计事业部
天地科技股份有限公司
Tiandi Science & Technology Co.,Ltd
冲击地压发生出现的新特点
➢冲击地压发生的临界开采深度越来越浅
传统的认识是深部开采发生冲击地压，而近几年新疆、平庄、华亭等矿 区打破这一认识。
➢高瓦斯软煤层开采冲击地压发生
屯规留律矿性f系认数识为不0.7断8。被刷新，理性认识，精细化研究势在必行！
•煤岩震动异常诱发冲击地压的地球物理分析
60
冲击地压
50
能量/10^6J
次数/次
40 能量释放期
30
20
10
0
日期
微震事件揭示煤岩冲击规律
能量/J
4.00E+05
能量/运输巷
400
3.50E+05
能量/回风巷
350
频次/运输巷
3.00E+05
频次/回风巷
300
2.50E+05 2.00E+05
空白包络
II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •巷帮扩修对煤岩震动异常的影响
扩修前后微震活动对比示意图
微震频次 微震能量/J
160 140 120 100
80 60 40 20
0
月进尺
频次
能量
7.06E+07
57
8.76E+06 8.7
50.1 46
115
79
62.4 2.11E+07
51.5
98 Байду номын сангаас9.6
1.58E+07
Aa
aF
O
N
V
N
C
D
集中动载荷型冲击地压发生力学模型
煤壁应力峰值点积聚弹性能计算为：
E0
[σ12
σ
2 2
σ32
2μ σ1σ2 2E
σ1σ3
σ3σ2
]
X0处煤体破坏所需最小能量EC
EC C 2 / 2E
采场冲击地压启动的能量判据为：
Ed Ed 0 R
顶板断裂动载荷Ed对应力峰值区X0的扰动：
2.5
25
2
20 1.5
15 1
10
0.5
5
0
0
频次 能量/J
推进度/m 推进度/m
2010-12-25 2010-12-18 2010-12-11 2010-12-4 2010-11-27 2010-11-20 2010-11-13 2010-11-6 2010-10-30 2010-10-23 2010-10-16 2010-10-9 2010-10-2 2010-9-25 2010-9-18 2010-9-11 2010-9-4 2010-8-28 2010-8-21 2010-8-14 2010-8-7 2010-7-31 2010-7-24 2010-7-17 2010-7-10 2010-7-3 2010-6-26 2010-6-19 2010-6-12 2010-6-5 2010-5-29 2010-5-22 2010-5-15 2010-5-8 2010-5-1
日期 8.00E+07 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00
推进度/m 微震能量
2.5
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II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •间断性停采对煤岩震动异常的影响
II类开采技术因素激发煤岩冲击的机理
微震能量/次数 8-6 8-7 8-8 8-9 8-10 8-11 8-12 8-13 8-14 8-15 8-16 8-17 8-18 8-19 8-20 8-21 8-22 8-23 8-24 8-25 8-26 8-27 8-28 8-29 8-30 8-31 9-1 9-2 9-3 9-4 9-5 9-6
天地科技股份有限公司
Tiandi Science & Technology Co.,Ltd
煤矿冲击地压灾害防治与认识
开采设计事业部
天地科技股份有限公司
Tiandi Science & Technology Co.,Ltd
提纲
冲击地压发生出现的新特点 目前冲击地压防治应思考的几个问题 II类开采技术因素及其激发煤岩冲击启动 结语
地音事件揭示煤岩冲击规律
频次
II类开采技术因素激发煤岩冲击的机理
目前对于影响冲击地压发生的因素，视角还主要 集中在地质因素、常规的开采技术因素（例如开拓 开采方式、开采顺序、采煤方法、巷道布置等）， 开采过程中作了较好的应对措施，使得人、机、围 岩系统达到灾害控制平衡点。
但是II类开采技术因素往往是因正常生产受到限 制或影响，临时采取的措施，这些技术行为的临时 加入，将迅速打破原有平衡状态，使得煤岩宏观调 整，微观破裂突然无序，表现出微震事件，地音事 件的异常。
结语
根据我的实践与思考总结出冲击地压防治的三个理念:
影响冲击地压发生的因素有几十种，并且煤矿开采最大的特 点就是条件一直在变，没有绝对相同的开采条件，也就没有绝 对成熟的防冲技术可以复制，抓住载荷源进行监测与处理以不 变应万变，才能沉着应对冲击地压灾害，将使得冲击地压“复 杂问题简单化”，这是防冲第1理念。
250
200
1.50E+05
150
1.00E+05
100
5.00E+04
50
0.00E+00
2013-4-18 0:00
2013-4-20 16:00
2013-4-23 8:00
2013-4-26 2013-4-28
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16:00
时间/班
2013-5-1 8:00
2013-5-4 0:00
0
2013-5-6 16:00
D` D
O
N C
集中静载荷型冲击地压发生力学模型
XΩ0处煤体破坏所需最小能量EC
EC C 2 / 2E
全煤巷道冲击地压启动的能量判据为： E静 EC 0
案例2：浅部集中静载荷型冲击地压 （埋深371m）
冲击灾害发生巷道
远场集中动载荷源监测结果
围岩主应力分布图
冲击发生段应力实测图
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
• 近几年来，越来越多的惨痛教训表明，即使针对上述两种因素做了防 范工作之后，仍然突发煤岩震动异常，并导致冲击地压、矿震等发生 。
•
究其原因，是因为还有一类诸如推采速率、爆破作业、巷帮扩修
、工作面停复产等因素被忽视：
•
例如，2008年河南某矿“6.5”冲击地压源于采空区发火，加快了
工作面推采速度；2011年义马某矿，2012年平庄某矿都是巷帮扩修
σ
2 2
σ32
2μ
σ1σ2 2E
σ1σ3
σ3σ2
]
Pa
Pa=nP0
Pa
P`a
P`a
P`a
P`a
巷道围岩形变P0 势能的集聚取决于该位置主应力P0 大小。
巷道
B
B
N
主应力最大区，弹性势能最大，越容易失稳， XΩ0为冲击启动区。
巷
道
B
中 轴
q
B
pu
线
pu
O`
A` a
N`
V`
C`
F a a F` a A V
能量是守恒的，此消彼长，因此冲击地压防治，针对载荷 源宜疏不宜堵，“疏”是防冲的第2理念。
冲击地压监测手段有待改进，但防治方法不一定就需要创新， 一成不变的防治方案是不能防冲的，边研究边设计才是科学可 靠的防治思路，因此“精细化”研究是防冲的第3理念。
日期
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
地音揭示的巷道掘进与煤岩破裂的关系
II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •爆破作业对采动煤岩的异常震动效应
煤层卸压爆破的 效果随时间而变化， 卸压爆破后7-18h内是 解危措施发挥作用的 主要时段，应合理的 安排爆破时间和巷道 其它作业之间的关系， 尽量将巷道支护、扩 修等作业安排在该时 间段内进行。
1.44E+07
9.E+07 7.97E+07 8.E+07
134
7.E+07
6.E+07
81.6
5.E+07
4.E+07
3.E+07
2.E+07
1.E+07
0.E+00
2012-6-1 2012-5-1 2012-4-1 2012-3-1 2012-2-1 2012-1-1
日期
扩修期间月扩修进尺对微震活动的影响
日期
1.00E+08 9.00E+07 8.00E+07 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00
掘进速度/m
微震能量
10
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2011-10-10 2011-9-10 2011-8-10 2011-7-10 2011-6-10 2011-5-10 2011-4-10 2011-3-10
➢褐煤种发生冲击地压
原有的教科书里称除了褐煤，其他煤种都会发生冲击地压，而平庄矿区 就是褐煤。
➢新矿井建设期间开拓大巷冲击地压发生
原有的认识认为只有充分采动或进入深部的生产矿井才会发生冲击地压。
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天地科技股份有限公司
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期发生大的冲击，乃至矿震事故；爆破作业过程诱发的冲击地压更是
常见。
•
此类因素激发灾害不但与技术本身辅助煤炭开采、扰动煤岩有关
，而且与实施该技术的时机及规律把握密切相关，因此有别于常规的
开采技术类因素，本文定义为II类开采技术因素。
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
•工作面推进度对煤岩破裂的影响
30
推进度/m 微震频次
E静 E动 EC 0
集中动载荷型冲击地压发生原理 案例2：高瓦斯双巷布置时滞性型冲击地压（600m）
底板被震裂
集中静载荷型冲击地压发生原理
案例1：义马深部特厚煤层实体煤巷道（780m）
2021/3/14
11
（集1中）静集载中荷静型载冲荷击型地冲压击启地动压能启量动判能据量判据
E0
[σ12
集中动载荷型冲击地压发生原理 案例1：新疆矿区（埋深317m），单巷布置型
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集中动载荷型冲击地压启动能量判据
集中动载荷 冲击启动区 集中静载荷
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pu 采空区
O
目前冲击地压防治应思考的几个问题
➢ II类开采技术因素及其激发煤岩冲击启动
➢ 冲击地压类型确定再防治
➢ 冲击地压分源、权重综合监测预警
➢ 解危技术的“双刃剑”作用
➢ 强支护存在临界点，不是越强越好
➢ 防冲安全法规自身的错误与矛盾
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冲击地压发生的主要影响因素
分别以“冲击地压”、“冲击矿压”为关键词，对近10年间的科技文献进行 检索，共检索了367篇，分析了 87个矿井冲击地压发生地域，主要影响因素。
日期
回采工作面推进速度与煤岩破裂的关系
频次 能 量 /J
推进度/m 推 进 度 /m
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
•巷道掘进速率对煤岩破裂的影响
35
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掘进速度/m
微震频次
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冲击地压发生出现的新特点
➢冲击地压发生的临界开采深度越来越浅
传统的认识是深部开采发生冲击地压，而近几年新疆、平庄、华亭等矿 区打破这一认识。
➢高瓦斯软煤层开采冲击地压发生
屯规留律矿性f系认数识为不0.7断8。被刷新，理性认识，精细化研究势在必行！
•煤岩震动异常诱发冲击地压的地球物理分析
60
冲击地压
50
能量/10^6J
次数/次
40 能量释放期
30
20
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日期
微震事件揭示煤岩冲击规律
能量/J
4.00E+05
能量/运输巷
400
3.50E+05
能量/回风巷
350
频次/运输巷
3.00E+05
频次/回风巷
300
2.50E+05 2.00E+05
空白包络
II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •巷帮扩修对煤岩震动异常的影响
扩修前后微震活动对比示意图
微震频次 微震能量/J
160 140 120 100
80 60 40 20
0
月进尺
频次
能量
7.06E+07
57
8.76E+06 8.7
50.1 46
115
79
62.4 2.11E+07
51.5
98 Байду номын сангаас9.6
1.58E+07
Aa
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集中动载荷型冲击地压发生力学模型
煤壁应力峰值点积聚弹性能计算为：
E0
[σ12
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2 2
σ32
2μ σ1σ2 2E
σ1σ3
σ3σ2
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X0处煤体破坏所需最小能量EC
EC C 2 / 2E
采场冲击地压启动的能量判据为：
Ed Ed 0 R
顶板断裂动载荷Ed对应力峰值区X0的扰动：
2.5
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15 1
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频次 能量/J
推进度/m 推进度/m
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推进度/m 微震能量
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II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •间断性停采对煤岩震动异常的影响
II类开采技术因素激发煤岩冲击的机理
微震能量/次数 8-6 8-7 8-8 8-9 8-10 8-11 8-12 8-13 8-14 8-15 8-16 8-17 8-18 8-19 8-20 8-21 8-22 8-23 8-24 8-25 8-26 8-27 8-28 8-29 8-30 8-31 9-1 9-2 9-3 9-4 9-5 9-6
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煤矿冲击地压灾害防治与认识
开采设计事业部
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提纲
冲击地压发生出现的新特点 目前冲击地压防治应思考的几个问题 II类开采技术因素及其激发煤岩冲击启动 结语
地音事件揭示煤岩冲击规律
频次
II类开采技术因素激发煤岩冲击的机理
目前对于影响冲击地压发生的因素，视角还主要 集中在地质因素、常规的开采技术因素（例如开拓 开采方式、开采顺序、采煤方法、巷道布置等）， 开采过程中作了较好的应对措施，使得人、机、围 岩系统达到灾害控制平衡点。
但是II类开采技术因素往往是因正常生产受到限 制或影响，临时采取的措施，这些技术行为的临时 加入，将迅速打破原有平衡状态，使得煤岩宏观调 整，微观破裂突然无序，表现出微震事件，地音事 件的异常。
结语
根据我的实践与思考总结出冲击地压防治的三个理念:
影响冲击地压发生的因素有几十种，并且煤矿开采最大的特 点就是条件一直在变，没有绝对相同的开采条件，也就没有绝 对成熟的防冲技术可以复制，抓住载荷源进行监测与处理以不 变应万变，才能沉着应对冲击地压灾害，将使得冲击地压“复 杂问题简单化”，这是防冲第1理念。
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时间/班
2013-5-1 8:00
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D` D
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集中静载荷型冲击地压发生力学模型
XΩ0处煤体破坏所需最小能量EC
EC C 2 / 2E
全煤巷道冲击地压启动的能量判据为： E静 EC 0
案例2：浅部集中静载荷型冲击地压 （埋深371m）
冲击灾害发生巷道
远场集中动载荷源监测结果
围岩主应力分布图
冲击发生段应力实测图
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
• 近几年来，越来越多的惨痛教训表明，即使针对上述两种因素做了防 范工作之后，仍然突发煤岩震动异常，并导致冲击地压、矿震等发生 。
•
究其原因，是因为还有一类诸如推采速率、爆破作业、巷帮扩修
、工作面停复产等因素被忽视：
•
例如，2008年河南某矿“6.5”冲击地压源于采空区发火，加快了
工作面推采速度；2011年义马某矿，2012年平庄某矿都是巷帮扩修
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巷道围岩形变P0 势能的集聚取决于该位置主应力P0 大小。
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主应力最大区，弹性势能最大，越容易失稳， XΩ0为冲击启动区。
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能量是守恒的，此消彼长，因此冲击地压防治，针对载荷 源宜疏不宜堵，“疏”是防冲的第2理念。
冲击地压监测手段有待改进，但防治方法不一定就需要创新， 一成不变的防治方案是不能防冲的，边研究边设计才是科学可 靠的防治思路，因此“精细化”研究是防冲的第3理念。
日期
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
地音揭示的巷道掘进与煤岩破裂的关系
II类开采技术因素与煤岩冲击启动 •爆破作业对采动煤岩的异常震动效应
煤层卸压爆破的 效果随时间而变化， 卸压爆破后7-18h内是 解危措施发挥作用的 主要时段，应合理的 安排爆破时间和巷道 其它作业之间的关系， 尽量将巷道支护、扩 修等作业安排在该时 间段内进行。
1.44E+07
9.E+07 7.97E+07 8.E+07
134
7.E+07
6.E+07
81.6
5.E+07
4.E+07
3.E+07
2.E+07
1.E+07
0.E+00
2012-6-1 2012-5-1 2012-4-1 2012-3-1 2012-2-1 2012-1-1
日期
扩修期间月扩修进尺对微震活动的影响
日期
1.00E+08 9.00E+07 8.00E+07 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00
掘进速度/m
微震能量
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
2011-10-10 2011-9-10 2011-8-10 2011-7-10 2011-6-10 2011-5-10 2011-4-10 2011-3-10
➢褐煤种发生冲击地压
原有的教科书里称除了褐煤，其他煤种都会发生冲击地压，而平庄矿区 就是褐煤。
➢新矿井建设期间开拓大巷冲击地压发生
原有的认识认为只有充分采动或进入深部的生产矿井才会发生冲击地压。
第3页
开采设计事业部
天地科技股份有限公司
Tiandi Science & Technology Co.,Ltd
期发生大的冲击，乃至矿震事故；爆破作业过程诱发的冲击地压更是
常见。
•
此类因素激发灾害不但与技术本身辅助煤炭开采、扰动煤岩有关
，而且与实施该技术的时机及规律把握密切相关，因此有别于常规的
开采技术类因素，本文定义为II类开采技术因素。
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
•工作面推进度对煤岩破裂的影响
30
推进度/m 微震频次
E静 E动 EC 0
集中动载荷型冲击地压发生原理 案例2：高瓦斯双巷布置时滞性型冲击地压（600m）
底板被震裂
集中静载荷型冲击地压发生原理
案例1：义马深部特厚煤层实体煤巷道（780m）
2021/3/14
11
（集1中）静集载中荷静型载冲荷击型地冲压击启地动压能启量动判能据量判据
E0
[σ12