冲击倾向性与冲击危险性理论及冲击地压防治实践研究56页PPT
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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。
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。
《冲击地压防治》PPT课件
则是突然破坏准则。三个准则同时成立，才是产生 冲击地压的充分必要条件。
矿压研究所
20
• (四)失稳理论
• 近年来，我国一些学者认为:根据岩石全应力—应变曲 线，在上凸硬化阶段，煤、岩抗变形(包括裂纹和裂缝)的 能力是增大的，介质是稳定的；在下凹软化阶段，由于外 载超过其峰值强度，裂纹迅速传播和扩展，发生微裂纹密 集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非稳定的。 在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可 能失稳，从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破 坏，即冲击地压。
• 地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也 影响冲击地压的发生。宽缓向斜轴部易于形成冲击地压；断 裂如是一个开采边界，若回采方向朝向断层面，则冲击危险 增加；煤层倾角和厚度局部突然变化地带，实际是局部地质 构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。
矿压研究所
22
• 煤岩结构及性能也是冲击地压影响的 主要因素。
矿压研究所
5
回采冲击地压
煤层压缩弹性能释放
坚硬顶板弯曲弹性能释放
单一重力应力场 构造复合应力场
（重力型）
（构造型）
单一重力应力场 构造复合应力场
（重力型）
（构造型）
初采阶段 正常推进阶段
初采阶段 正常推进阶段
发
实
判
预
控
生
现
断
测
制
原
条
准
方
措
因
件
则
法
施
矿压研究所
6
掘进工作面冲击地压
原始应力场掘进巷道
用组合模型测定冲击倾向性与所用煤、岩石自 身的性质具有很大关系 ：煤、岩石的抗压强度 都高，冲击倾向性强，组合后冲击倾向性更加 剧烈；煤与岩石的抗压强度相差无几，组合模 型的冲击倾向性变化不大；岩石比煤的抗压强 度越高，组合模型的冲击倾向性比单一煤试件 的越强烈。
矿压研究所
20
• (四)失稳理论
• 近年来，我国一些学者认为:根据岩石全应力—应变曲 线，在上凸硬化阶段，煤、岩抗变形(包括裂纹和裂缝)的 能力是增大的，介质是稳定的；在下凹软化阶段，由于外 载超过其峰值强度，裂纹迅速传播和扩展，发生微裂纹密 集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非稳定的。 在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可 能失稳，从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破 坏，即冲击地压。
• 地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也 影响冲击地压的发生。宽缓向斜轴部易于形成冲击地压；断 裂如是一个开采边界，若回采方向朝向断层面，则冲击危险 增加；煤层倾角和厚度局部突然变化地带，实际是局部地质 构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。
矿压研究所
22
• 煤岩结构及性能也是冲击地压影响的 主要因素。
矿压研究所
5
回采冲击地压
煤层压缩弹性能释放
坚硬顶板弯曲弹性能释放
单一重力应力场 构造复合应力场
（重力型）
（构造型）
单一重力应力场 构造复合应力场
（重力型）
（构造型）
初采阶段 正常推进阶段
初采阶段 正常推进阶段
发
实
判
预
控
生
现
断
测
制
原
条
准
方
措
因
件
则
法
施
矿压研究所
6
掘进工作面冲击地压
原始应力场掘进巷道
用组合模型测定冲击倾向性与所用煤、岩石自 身的性质具有很大关系 ：煤、岩石的抗压强度 都高，冲击倾向性强，组合后冲击倾向性更加 剧烈；煤与岩石的抗压强度相差无几，组合模 型的冲击倾向性变化不大；岩石比煤的抗压强 度越高，组合模型的冲击倾向性比单一煤试件 的越强烈。
煤矿冲击地压灾害防治与认识PPT课件
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 。
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
2
1.5
1
0.5
0
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
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
《冲击地压课件》课件
挑战分析：面对复杂的 地质条件和工程环境， 需要不断提高技术水平 和应对能力
应对策略：加强国际合作 与交流，推动技术创新和 成果转化，提高我国在冲 击地压领域的国际地位和 影响力
结论：未来研究方向与挑 战分析对于推动我国冲击 地压领域的发展具有重要 意义，需要加强研究和实 践工作
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《冲击地压课件》PPT 课件
汇报人：PPT
目录
添加目录标题
01
冲击地压概述
02
冲击地压监测与预测 技术
03
冲击地压防治技术
04
冲击地压应急处置与 救援技术
05
冲击地压安全教育与 培训
06
添加章节标题
冲击地压概述
定义与分类
定义：冲击地压是矿山压力的一种显现形式
分类：按发生机理可分为岩爆型冲击地压和矿震型冲击地压
危害程度与影响范围
危害程度：可能导致人员伤亡和财产损失 影响范围：可能波及整个矿区或更大范围 影响因素：地质条件、开采方式等 预防措施：加强监测、采取工程措施等
冲击地压监测与 预测技术
监测方法与技术手段
钻屑法：通过钻 探获取岩屑，分 析岩屑粒度和数 量判断冲击地压 危险
电磁辐射监测法： 利用岩石破裂时 产生的电磁辐射 信号进行监测
应急处置与救援实践案例
某矿冲击地压事故案例 应急处置措施与救援过程 经验教训与改进措施 类似案例分析与比较
冲击地压安全教 育与培训
安全意识培养与宣传教育
冲击地压安全意识培养的重要性 宣传教育在冲击地压安全中的作用 安全意识培养的具体措施和方法 宣传教育的有效途径和方式
专业技能培训与考核标准
培训效果评估：通 过考试、问卷调查 等方式对培训效果 进行评估
《冲击地压及其防治》课件
设备损坏
冲击地压发生时，巷道内的设备、支架等设施可 能遭到破坏，造成经济损失。
生产中断
冲击地压可能造成巷道堵塞，影响正常的采掘作 业，导致生产中断。
02
冲击地压机理
Chapter
冲击地压形成原因
01
02
03
地质构造
冲击地压的形成与地壳构 造活动密切相关，如断层 、褶皱等地质构造容易引 发冲击地压。
监测设备
采用应力传感器、加速度计、位 移计等设备，实时监测煤岩体的 应力、应变和位移变化。
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提 取冲击地压发生前的异常信息， 及时发出预警信号。
预警系统
建立预警系统，根据监测数据和 异常信息，自动或人工判断是否 发出预警，并采取相应的应对措 施。
04
冲击地压案例分析
启示
加强采空区安全管理，合理选择开采技术，完善监测预警系统，提高矿工安全 意识等措施是预防冲击地压事故的重要手段。同时，应加强国际合作与交流， 借鉴国外先进技术与经验，提高我国冲击地压防治水平。
05
结论与展望
Chapter
冲击地压研究现状与成果
冲击地压研究现状
随着对冲击地压机理认识的深入，越来越多的学者开始关注冲击地压的预测和防治技术。目前，国内外在冲击地 压机理、预测和防治方面取得了一定的研究成果。
水文地质条件
地下水的水位、压力以及 流动方向等因素也可能影 响冲击地压的发生。
冲击地压发生过程
孕育阶段
发生阶段
在地质构造和地应力的共同作用下， 煤岩体逐渐积累能量。
破裂和能量释放产生冲击波和抛射物 ，形成冲击地压现象。
触发阶段
当煤岩体所受的应力超过其强度极限 时，发生破裂和能量释放。
冲击地压发生时，巷道内的设备、支架等设施可 能遭到破坏，造成经济损失。
生产中断
冲击地压可能造成巷道堵塞，影响正常的采掘作 业，导致生产中断。
02
冲击地压机理
Chapter
冲击地压形成原因
01
02
03
地质构造
冲击地压的形成与地壳构 造活动密切相关，如断层 、褶皱等地质构造容易引 发冲击地压。
监测设备
采用应力传感器、加速度计、位 移计等设备，实时监测煤岩体的 应力、应变和位移变化。
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提 取冲击地压发生前的异常信息， 及时发出预警信号。
预警系统
建立预警系统，根据监测数据和 异常信息，自动或人工判断是否 发出预警，并采取相应的应对措 施。
04
冲击地压案例分析
启示
加强采空区安全管理，合理选择开采技术，完善监测预警系统，提高矿工安全 意识等措施是预防冲击地压事故的重要手段。同时，应加强国际合作与交流， 借鉴国外先进技术与经验，提高我国冲击地压防治水平。
05
结论与展望
Chapter
冲击地压研究现状与成果
冲击地压研究现状
随着对冲击地压机理认识的深入，越来越多的学者开始关注冲击地压的预测和防治技术。目前，国内外在冲击地 压机理、预测和防治方面取得了一定的研究成果。
水文地质条件
地下水的水位、压力以及 流动方向等因素也可能影 响冲击地压的发生。
冲击地压发生过程
孕育阶段
发生阶段
在地质构造和地应力的共同作用下， 煤岩体逐渐积累能量。
破裂和能量释放产生冲击波和抛射物 ，形成冲击地压现象。
触发阶段
当煤岩体所受的应力超过其强度极限 时，发生破裂和能量释放。
《防治煤矿冲击地压细则》冲击危险性预测、监测、效果检验PPT课件
第四十五条
• 冲击地压影响因素
地质因素
冲理方法
影
开采因素
响
采掘顺序
因 素
管理因素
煤柱 ……
开采深度 煤岩物理力学性质 煤岩层的结构特点
顶板岩层的厚度 断层 褶曲
煤层厚度变化 ……
第四十五条
地质因素及指数
序号 影响因素
因素说明
同一水平煤层冲击地压
1
W1
发生历史（次数/n）
第四十五条
开采技术因素及指数
序号 影响因素
因素说明
向落差大于3m的断层推进
9
W9 的工作面或巷道，工作面
或迎头与断层的距离Ld
向煤层倾角剧烈变化（＞
10
W10
15°）的向斜或背斜推进 的工作面或巷道，工作面
或迎头与之的距离Lz 向煤层侵蚀、合层或厚度
11
W11
变化部分推进的工作面或 巷道，接近煤层变化部分
煤层钻孔卸压 煤层爆破卸压 煤层注水 顶板爆破预裂 巷道防冲支护 底板卸压
➢区域预测（评价）≠局部预测（评价）
第四十五条
第四十五条 区域预测与局部预测可根据地质与开采技 术条件等，优先采用综合指数法确定冲击危险性，还 可采用其他经实践证明有效的方法。预测结果分为四 类：无冲击地压危险区、弱冲击地压危险区、中等冲 击地压危险区、强冲击地压危险区。根据不同的预测 结果制定相应的防治措施。
10m＜d＜50m
td=0m 0m＜td≤1m 1m＜td≤2m
td＞2m Ljc≥150m 100m≤Ljc＜150m 50m≤Ljc＜100m
＜50m
Lmc≥300m 200m≤Lmc＜300m 100m≤Lmc＜200m
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冲击倾向性与冲击危险性理论及冲击 地压防治实践研究
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
冲击倾向性与冲击危险性理论 及冲击地压防治实践研究
纯煤
25
20
15
10
5 6.52
0 1.5
80
组合
纯煤
70
60
12.73
50
40
30
20
10 1.5
0
-10 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 ? L(m m )
? 3 D? 7? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
某矿煤的冲击能量曲线
齐庆新
博士后/研究员/首席专家/研究室主任 煤炭科学研究总院北京开采研究所 天地科技股份有限公司开采所事业部
20**年8月
1 冲击地压灾害严重性及研究的必要性 2 冲击倾向性
2.1 冲击倾向性理论 2.2 组合煤岩的冲击倾向性 3 冲击危险性 3.1 冲击危险性的定义 3.2 冲击危险性等级与冲击危险性评价方法 3.3 地质动力区划法在在评价冲击危险性中的应用 3.4 数量化理论方法在评价冲击危险性中的应用 4 冲击地压实例 4.1 华丰煤矿巨厚砂砾岩坚硬顶板冲击地压 4.2 深部开采非坚硬顶板条件冲击地压 4.3 急倾斜特厚煤层开采冲击地压 5 结论
提纲
几个概念：
冲击倾向性 冲击危险性 冲击地压、岩爆、矿震 冲击地压预测 冲击地压防治
1 冲击地压灾害严重性及研究的必要性
我国冲击地压灾害日趋严重
截止2004年年底，新发生冲击地压的矿井近70 个，分布范围扩大到新汶、徐州、兖州、华亭等 局矿
开采深度已达到750～1250 m 仅1997年至2004年底，在大同、抚顺、北京、
巷道(隧道)
岩爆破坏位置
岩爆现象描述
岩爆现象描述
煤巷
（b）Stress vectors
（a） Displacement vectors
硬岩巷
（b）Stress vectors
（a） Displacement vectors
完整岩层(水平)
（b）Stress vectors
（a） Displacement
华亭、阜新等局矿因冲击地压的发生而导致的重 大伤亡事故就多达10余起，死伤人数达百余人。
1000
冲击地压矿井平均开采深度
冲击地压矿井数量
140
采深/M
120 800
100
600
80
数量
400
60
40 200
20
0 19850来自199019952000
2005
2010 年份
冲击地压矿井数量与采深随时间变化
冲击后主要表现为煤体的冲出
三种试样
砂岩－砂岩 砂岩－煤 煤－煤试样
三种试样示意图
砂岩—砂岩试样摩擦滑动曲线 煤—煤试样摩擦滑动曲线
砂岩—煤试样摩擦滑动曲线
分析结果： 砂岩—煤试样： 粘滑现象 砂岩—砂岩 煤—煤试样： 稳定滑动状态
2 冲击倾向性
2.1 冲击倾向性理论 反映煤岩材料产生冲击破坏能力的固
8.06
某矿煤的弹性能量曲线对比
有属性称之为冲击倾向性。 煤的动态破坏时间DT 弹性能量指数WET 冲击能量指数KE 顶板弯曲能量指数UWQ
σ σ
0 加载过程 煤样动态破坏时间 煤样动态破坏时间测定示意图
σ
卸 载 曲 线 加 载 曲 线
0
弹性变形能指数测定示意图
ε
σ
0
1
2
冲击能量指数测定示意图
ε
煤层冲击倾向性分类表
vectors
完整岩层(30°)
（b）Stress vectors
（a） Displacement
vectors
组合煤岩的摩擦滑动失稳实验 岩石材料的摩擦滑动性状：两种滑动特性， 即稳定滑动和粘滑
实际发生冲击地压的煤岩体 ：“三硬” 结构 ，且在顶板与煤层之间存在着一层 较薄的粉状软煤
实际冲击地压多发生在断层、背向斜构造 及煤层变薄带附近
组合模型破坏前后的状况
P (k N ) P (k N )
组合
80
纯煤
70
60
50
40
30
20
47
10 37
0
-10
0
15000
30000
45000
60000 t(ms)
图 2 D矿 7号 煤 层 组 合 与 纯 煤 试 件 动 态 破 坏 时 间 曲 线 对 比 图
P (k N )
30
组合
某矿煤的动态破坏时间曲线
分类指标
无冲击 弱冲击 强冲击 倾向 倾向 倾向
煤的动态破坏 时间DT/ms
DT＞ 500
50＜ DT≤500
DT≤50
弹性能量指数 WET
冲击能量指数 KE
WET＜2
KE＜ 1.5
2≤WET ＜5
1.5≤KE ＜5
WET≥5 KE≥5
顶板冲击倾向性分类表
1类 分类指标
无冲击倾向
2类 弱冲击倾向
3类 强冲击倾向
冲击地压发生机理至今尚不完全清楚
冲击地压发生机理至今尚不完全清楚 冲击地压预测防治的有效性不高 冲击倾向性和冲击危险性能够够从本质上
认识冲击地压问题
“三因素”理论
内在因素（冲击倾向性） 力源因素（采动应力集中） 结构因素（弱面软层结构）
冲击发生前巷道位置 顶板岩层 煤 层
底板岩层
冲击地压现象描述
巷道冲击地压描述
冲击地压：煤岩体在高应力作用下产生的 动力破坏现象。
岩 爆：高地应力条件下硬脆性围岩因 弹性应变能突然释放而产生的 爆裂、剥落、弹射甚至抛掷。
矿 震：采矿活动而引起的诱发地震。
既有联系，又有显著差异 震级、烈度、震源 分级分类：应以破坏为主
失稳、 破坏、 局部性
围岩
弯曲能量 指数UWQ
UWQ≤10
10＜UWQ≤100 UWQ≥100
2.2 组合煤岩的冲击倾向性 冲击地压的发生不仅仅与煤、岩层的冲 击倾向性有关 ，而且与煤岩层的结构特 点和煤岩层的组合形式具有密切的关系
为使煤岩冲击倾向性测定更能充分反映 煤岩层实际特点 ，开展了煤岩组合模型 的冲击倾向性实验测定研究。
各类煤岩组合模型的组合方式表
组合形式
高度比例
组合形式
高度比例
煤：直接顶：基本顶 1：1：1 底板：煤：基本顶 1：1：1
煤：直接顶
1：1
煤：直接顶
1：2
煤：底板 煤：基本顶 底板：煤：基本顶
1：1 1：2 1：1：1
煤：基本顶 煤：基本顶
1：1 1：3
（a）组合模型；（b）、（c）组合模型承压破坏的状况
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
冲击倾向性与冲击危险性理论 及冲击地压防治实践研究
纯煤
25
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15
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0 1.5
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组合
纯煤
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? 3 D? 7? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
某矿煤的冲击能量曲线
齐庆新
博士后/研究员/首席专家/研究室主任 煤炭科学研究总院北京开采研究所 天地科技股份有限公司开采所事业部
20**年8月
1 冲击地压灾害严重性及研究的必要性 2 冲击倾向性
2.1 冲击倾向性理论 2.2 组合煤岩的冲击倾向性 3 冲击危险性 3.1 冲击危险性的定义 3.2 冲击危险性等级与冲击危险性评价方法 3.3 地质动力区划法在在评价冲击危险性中的应用 3.4 数量化理论方法在评价冲击危险性中的应用 4 冲击地压实例 4.1 华丰煤矿巨厚砂砾岩坚硬顶板冲击地压 4.2 深部开采非坚硬顶板条件冲击地压 4.3 急倾斜特厚煤层开采冲击地压 5 结论
提纲
几个概念：
冲击倾向性 冲击危险性 冲击地压、岩爆、矿震 冲击地压预测 冲击地压防治
1 冲击地压灾害严重性及研究的必要性
我国冲击地压灾害日趋严重
截止2004年年底，新发生冲击地压的矿井近70 个，分布范围扩大到新汶、徐州、兖州、华亭等 局矿
开采深度已达到750～1250 m 仅1997年至2004年底，在大同、抚顺、北京、
巷道(隧道)
岩爆破坏位置
岩爆现象描述
岩爆现象描述
煤巷
（b）Stress vectors
（a） Displacement vectors
硬岩巷
（b）Stress vectors
（a） Displacement vectors
完整岩层(水平)
（b）Stress vectors
（a） Displacement
华亭、阜新等局矿因冲击地压的发生而导致的重 大伤亡事故就多达10余起，死伤人数达百余人。
1000
冲击地压矿井平均开采深度
冲击地压矿井数量
140
采深/M
120 800
100
600
80
数量
400
60
40 200
20
0 19850来自199019952000
2005
2010 年份
冲击地压矿井数量与采深随时间变化
冲击后主要表现为煤体的冲出
三种试样
砂岩－砂岩 砂岩－煤 煤－煤试样
三种试样示意图
砂岩—砂岩试样摩擦滑动曲线 煤—煤试样摩擦滑动曲线
砂岩—煤试样摩擦滑动曲线
分析结果： 砂岩—煤试样： 粘滑现象 砂岩—砂岩 煤—煤试样： 稳定滑动状态
2 冲击倾向性
2.1 冲击倾向性理论 反映煤岩材料产生冲击破坏能力的固
8.06
某矿煤的弹性能量曲线对比
有属性称之为冲击倾向性。 煤的动态破坏时间DT 弹性能量指数WET 冲击能量指数KE 顶板弯曲能量指数UWQ
σ σ
0 加载过程 煤样动态破坏时间 煤样动态破坏时间测定示意图
σ
卸 载 曲 线 加 载 曲 线
0
弹性变形能指数测定示意图
ε
σ
0
1
2
冲击能量指数测定示意图
ε
煤层冲击倾向性分类表
vectors
完整岩层(30°)
（b）Stress vectors
（a） Displacement
vectors
组合煤岩的摩擦滑动失稳实验 岩石材料的摩擦滑动性状：两种滑动特性， 即稳定滑动和粘滑
实际发生冲击地压的煤岩体 ：“三硬” 结构 ，且在顶板与煤层之间存在着一层 较薄的粉状软煤
实际冲击地压多发生在断层、背向斜构造 及煤层变薄带附近
组合模型破坏前后的状况
P (k N ) P (k N )
组合
80
纯煤
70
60
50
40
30
20
47
10 37
0
-10
0
15000
30000
45000
60000 t(ms)
图 2 D矿 7号 煤 层 组 合 与 纯 煤 试 件 动 态 破 坏 时 间 曲 线 对 比 图
P (k N )
30
组合
某矿煤的动态破坏时间曲线
分类指标
无冲击 弱冲击 强冲击 倾向 倾向 倾向
煤的动态破坏 时间DT/ms
DT＞ 500
50＜ DT≤500
DT≤50
弹性能量指数 WET
冲击能量指数 KE
WET＜2
KE＜ 1.5
2≤WET ＜5
1.5≤KE ＜5
WET≥5 KE≥5
顶板冲击倾向性分类表
1类 分类指标
无冲击倾向
2类 弱冲击倾向
3类 强冲击倾向
冲击地压发生机理至今尚不完全清楚
冲击地压发生机理至今尚不完全清楚 冲击地压预测防治的有效性不高 冲击倾向性和冲击危险性能够够从本质上
认识冲击地压问题
“三因素”理论
内在因素（冲击倾向性） 力源因素（采动应力集中） 结构因素（弱面软层结构）
冲击发生前巷道位置 顶板岩层 煤 层
底板岩层
冲击地压现象描述
巷道冲击地压描述
冲击地压：煤岩体在高应力作用下产生的 动力破坏现象。
岩 爆：高地应力条件下硬脆性围岩因 弹性应变能突然释放而产生的 爆裂、剥落、弹射甚至抛掷。
矿 震：采矿活动而引起的诱发地震。
既有联系，又有显著差异 震级、烈度、震源 分级分类：应以破坏为主
失稳、 破坏、 局部性
围岩
弯曲能量 指数UWQ
UWQ≤10
10＜UWQ≤100 UWQ≥100
2.2 组合煤岩的冲击倾向性 冲击地压的发生不仅仅与煤、岩层的冲 击倾向性有关 ，而且与煤岩层的结构特 点和煤岩层的组合形式具有密切的关系
为使煤岩冲击倾向性测定更能充分反映 煤岩层实际特点 ，开展了煤岩组合模型 的冲击倾向性实验测定研究。
各类煤岩组合模型的组合方式表
组合形式
高度比例
组合形式
高度比例
煤：直接顶：基本顶 1：1：1 底板：煤：基本顶 1：1：1
煤：直接顶
1：1
煤：直接顶
1：2
煤：底板 煤：基本顶 底板：煤：基本顶
1：1 1：2 1：1：1
煤：基本顶 煤：基本顶
1：1 1：3
（a）组合模型；（b）、（c）组合模型承压破坏的状况