沖擊地壓防治培訓計劃

❶ 煤礦沖擊地壓與突出有什麼異同

沖擊地壓、岩爆和礦震三者有嚴格的區別，簡單來講岩爆一般發生於非煤礦山，沖擊地壓主要是煤礦的災害，礦震是固體礦山的災害，這一點已有學者研究過。

❷ 什麼是沖擊地壓事故

1 沖擊地壓發生的機理
界上幾乎所有國家都不同程度地受到沖擊地壓的威脅。 1783年英國在世界上首先報導了煤礦中所發生的沖擊地壓現象。以後在前蘇聯、南非、德國、美國、加拿大、印度、英國等幾十個國家和地區，沖擊地壓現象時有發生。
在我國，沖擊地壓最早於1933年發生在撫順勝利煤礦。以後，隨著開采深度的增加和開采范圍的不斷擴大，北京、撫順、棗庄、開灤、大同、北票、南桐等礦區的許多礦井，都先後有沖擊地壓現象發生。隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將更加突出。
一 、沖擊地壓發生的機理
沖擊地壓又稱岩爆，是指井巷或工作面周圍岩體，由於彈性變形能的瞬時釋放而產生突然劇烈破壞的動力現象，常伴有煤岩體拋出、巨響及氣浪等現象。它具有很大的破壞性，是煤礦重大災害之一。
1992年以前，我國有50餘個煤礦發生了沖擊地壓。比較突出的有北京礦務局門頭溝煤礦、撫順礦務局龍風煤礦、棗庄礦務局陶庄煤礦、大同礦務局忻州窯煤礦、四川省天池煤礦和新汶礦務局華豐煤礦等。
（一）我國煤礦沖擊地壓顯現具有如下特徵：
1、突發性。發生前一般無明顯前兆，沖擊過程短暫，持續時間為幾秒到幾十秒。
2、一般表現為煤爆(煤壁爆裂、小塊拋射)。淺部沖擊 (發生在煤壁2m～6m范圍內，破壞性大)和深部沖擊(發生在煤體深處，聲如悶雷，破壞程度不同)。最常見的是煤層沖擊，也有頂板沖擊和底板沖擊，少數礦井發生了岩爆。在煤層沖擊中，多數表現為煤塊拋出，少數為數十平方米煤體整體移動，並伴有巨大聲響、岩體震動和沖擊波。
3、具有破壞性。往往造成煤壁片幫、頂板下沉、底鼓、支架折損、巷道堵塞、人員傷亡。
4、具有復雜性。在自然地質條件上，除褐煤以外的各煤種，采深從200m～1000m，地質構造從簡單到復雜，煤層厚度從薄層到特厚層，傾角從水平到急斜，頂板包括砂岩、灰岩、油母頁岩等，都發生過沖擊地壓；在採煤方法和採煤工藝等技術條件方面，不論水采、炮采、普采或是綜采，采空區處理採用全部垮落法或是水力充填法，是長壁、短壁、房柱式開采或是柱式開采，都發生過沖擊地壓。只是無煤柱長壁開采法沖擊次數較少。
（二）沖擊地壓的分類
沖擊地壓可根據應力狀態、顯現強度和發生的不同地點和位置進行分類。 1、根據原岩(煤)體的應力狀態分類
(1)重力應力型沖擊地壓。主要受重力作用，沒有或只有極小構造應力影響的條件下引起的沖擊地壓。如棗庄、撫順、開灤等礦區發生的沖擊地壓。
(2)構造應力型沖擊地壓。主要受構造應力(構造應力遠遠超過岩層自重應力)的作用引起的沖擊地壓，如北票礦務局和天池煤礦發生的沖擊地壓。
(3)中間型或重力～構造型沖擊地壓。主要受重力和構造應力的共同作用引起的沖擊地壓。
2、根據沖擊的顯現強度分類
(1)彈射。一些單個碎塊從處於高應力狀態下的煤或岩體上射落，並伴有強烈聲響，屬於微沖擊現象。
(2)礦震。它是煤、岩內部的沖擊地壓，即深部的煤或岩體發生破壞，煤、岩並不向已采空間拋出，只有片帶或塌落現象，但煤或岩體產生明顯震動，伴有巨大聲響，有時產生煤塵。較弱的礦震稱為微震，也稱為煤炮。
(3)弱沖擊。煤或岩石向已采空間拋出，但破壞性不很大，對支架、機器和設備基本上沒有損壞；圍岩產生震動，一般震級在2.2級以下，伴有很大聲響；產生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯湧出。
(4)強沖擊。部分煤或岩石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現支架折損、設備移動和圍岩震動，震級在2.3級以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產生沖擊波。
3、根據震級強度和拋出的煤量分類
(1)輕微沖擊：拋出煤量在10t以下，震級在1級以下的沖擊地壓。
(2)中等沖擊：拋出煤量在10t～50t以下，震級在1級～ 2級的沖擊地壓。
(3)強烈沖擊：拋出煤量在50t以上，震級在2級以上的沖擊地壓。

❸ 防治沖擊地壓的措施有哪些

答案:防治沖擊地壓的措施應根據發生沖擊地壓的成因和機理制定，首先應注意在內採掘工作面附近容降低應力集中的程度，如採用無煤柱開采，超前開采保護層，合理安排開采順序等方法均可降低應力集中。孤島煤柱是主要的應力集中因素，開采中應盡量避免出現孤島現象。在煤層開采中，生產地質條件極為復雜，往往由於人們對一沖擊地壓發生條件不能完全掌握，沒有預先採取防範措施或防範措施不完善，形成局部煤層地段的高應力集中。因此，在煤層開采過程中必須對這些地段進行及時處理，以保證安全生產。這種對已經形成沖擊危險或具有潛在沖擊危險地段的處理措施稱為解危措施。它屬於暫時的局部性措施，包括煤層爆破卸壓、鑽孔卸壓和誘發爆破等。

❹ 沖擊地壓預報及防治

沖擊地壓是井工方式采礦誘發的一種特殊動力工程地質現象，它是由於開采活動破壞了原岩應力狀態，導致圍岩應力高度集中，礦層及圍岩產生急劇變形，當其單位面積上壓力增加到引起變形率超過礦層及圍岩塑性變形最大可能速率時，礦層及其圍岩中積蓄的彈性能突然釋放，礦層及圍岩產生大位移和破壞，伴隨發生震動（礦震）、沖擊波、破裂聲響等動力工程地質現象，這種動力工程地質現象在金屬礦山及非金屬礦山都有所見，而以煤炭礦山尤為突出。因此，下面以煤炭礦山為對象，對這一問題展開討論。

對煤炭礦山來說，從20世紀30年代以來，先後在我國撫順、開灤、棗庄、北票、門頭溝、南桐等煤礦開始陸續發生沖擊地壓。這是煤礦井工開采深度加大伴隨發生的一種工程地質災害現象。而且隨著采深不斷增加，沖擊地壓產生的次數日益增多，成災強度日益猛烈，危害程度愈益嚴重。京西煤礦的門頭溝礦1947年開始發生沖擊地壓，據統計，該礦自1976年9月到1980年底，由月平均53次增加到498次，其中產生礦震里氏震級2.2級以上的由月平均24.2次增加到83.9次，由此可見問題之嚴重，這是必須及早重視的一個礦山地質工程問題。

1.沖擊地壓產生地點及深度

沖擊地壓既發生在回採工作面，也發生在掘進工作面。如撫順煤礦井工開采多數發生在回採工作面，天池煤礦則多發生在掘進工作面。這種現象既發生在煤層頂板，也發生在煤層底板；在掘進工作面也有發生在巷道兩幫，但多數是發生在煤層內。

沖擊地壓與採掘深度關系極大，如棗庄八一礦井開采深度140m時，沖擊地壓發生不明顯；采深達185m，煤巷掘進時，出現少量沖擊地壓；當采深達370m時，沖擊地壓明顯地增加；而采深達500m時，沖擊地壓顯現十分劇烈。大量事實表明，沖擊地壓發生存在有一個臨界深度。上述的棗庄礦為185m，撫順煤礦為280m，天池煤礦為240m，門頭溝煤礦為240m，開灤煤礦和唐山煤礦為500m，大同煤礦忻州窯礦為236～270m，南桐煤礦的硯石台礦采深－160m時才出現，顯然，沖擊地壓發生系與地應力水平及煤層和圍岩強度有關。

2.沖擊地壓預報

沖擊地壓的發生是有規律的，其形成過程主要表現為應力積累、積蓄的能量突然釋放，關鍵是受作用力和煤體（岩體）變形破壞規律控制的。沖擊地壓顯現規律可以幫助我們認識這個問題。已出現的沖擊地壓的顯現特徵有兩類：其一為頂、底板彎折，伴隨著炸幫；另一類為巷道片幫、煤爆、岩爆。而一般在一個礦區同一個採掘水平上顯現的方式類同。如大同煤礦忻州窯礦採掘進入二水平，開采9#、10#，11#煤時，都產生過沖擊地壓，其顯現方式大體相同，是以頂、底板折斷，伴隨著炸幫的形式發生。著者認為，這一現象與該地區地應力特徵有關。據著者實測，大同煤礦雲崗礦的地應力測量測得的水平應力分量約為垂直分量的兩倍。顯然，破壞理應先在頂、底板發生，繼而誘發兩幫炸裂，這是符合實際的。其發生形式為能量積累和釋放。20世紀60年代以來，許多研究沖擊地壓的學者認為，應將煤層—圍岩，即頂板岩層—煤層—底板岩層視為統一的承載體系，如果該承載體系的力學平衡狀態遭到破壞時，則突然釋放出大量的彈性能量，如果該彈性能遠遠大於該體系本身的彈性能時，就會發生沖擊地壓。承載系統越脆，變形消耗的能量愈小，釋放的彈性能愈大、愈快，發生沖擊地壓的可能性愈大。目前採用釋放彈性能與耗損能量比K_E和總變形的能量比K_W作為預測產生沖擊地壓可能性指標。一般認為，K_E≥6和K _W≥0.7時有發生沖擊地壓危險，生產中必須採取防治措施。

K_E及K_W系根據煤及圍岩應力應變曲線特徵來定。（圖13-1）。煤或圍岩載入-卸載釋放彈性能與系統內保存的彈性能分別為S₄ 及S₃。為取得K_E及K_W值一般採用單軸壓循環載入方式做應力應變曲線，取單軸壓應力水平相當於破壞應力的80%左右的變形曲線來定，如圖13-1中△OAH為可釋放的彈性能S₄，而△ABH為耗損的變形能S₃。

圖13-1 材料應力應變曲線特徵

地質工程學原理

地質工程學原理

地質工程學原理

地質工程學原理

著者認為，上面的判據僅表明發生沖擊地壓的可能條件之一，而不是充分條件。另一個條件是：承載系統內煤層和頂、底板發生破壞條件，即：

（1）如由材料強度不足而引起沖擊地壓時，其判據為

地質工程學原理

式中：σ_c為材料單軸壓破壞強度；σ_t 為巷道或采場周邊的最大切向力；η為穩定性系數，η＜1時，將發生破壞。

（2）承載系統為板裂結構岩體時，其破壞判據為

地質工程學原理

式中：P為作用於板裂體上的有效力；P_cr為板裂體潰曲破壞臨界載荷：

地質工程學原理

當η＜1時，有產生破壞的條件，能量判據K_E，K_W加上破壞判據才是預報沖擊地壓的充分條件，為此，在預報沖擊地壓時，必須取得岩石力學性質參數E、μ、σ_c及地應力資料。

3.沖擊地壓防治

根據上面的分析，產生沖擊地壓實際上有地應力和煤及圍岩力學性質兩個條件。為了消除第一個條件，一方面從巷道布置、巷道斷面選型著手，盡量消除巷道周邊產生大的切向應力的可能；另一方面，採用適當的岩體改造措施，減小煤和圍岩內的應力差σ_t-σ_r。為了實現第二個條件，應採取適當的岩體改造措施降低煤和圍岩材料的剛度或提高其強度。為了降低材料的剛度可採用注水技術使系統內材料軟化或採用高壓水劈裂的方法降低系統的剛度；為了提高材料強度可採用灌漿或預應力錨索方法加固。究竟採用哪種處理技術要由施工技術可能和經濟比較來定，如果材料脆性度很高，掘進後就可能產生沖擊地壓，沒有時間來做支護和錨固，顯然支護和錨固方案是不可行的，那就必須採取降低系統剛度的預處理措施來防治沖擊地壓的發生。

❺ 煤爆———沖擊地壓機理的研究現狀

沖擊地壓是指在集中應力作用下，煤岩體內集聚的彈性應變能在一定條件下突然釋放，使煤岩體發生急劇破壞並向採掘空間拋出的一種動力現象。根據沖擊地壓的大量實例說明，沖擊地壓是煤岩突然破壞而產生的現象。煤炭部門習慣上所指的是，在采動影響下，煤岩突然破壞圍岩發生震動拋出的現象。是頂板、煤岩、底板相互作用所致。頂板參與沖擊地壓的特點是震級大、破壞力大，對煤礦生產與安全構成嚴重威脅。我國煤礦發生沖擊地壓的條件極為復雜，形成沖擊地壓的強度、頻度、災害程度等差別很大，故在形成機理的理論認知方面亦不斷發展，主要可歸結為強度理論、能量理論、剛度理論、沖擊傾向理論與沖擊地壓失穩理論等。

6.1.2.1 強度理論判據

根據沖擊地壓發生的實際情況觀測，直觀經驗地認為，沖擊地壓是與煤層突然破裂有關的現象，是應力達到煤岩的極限強度所發生的突然破壞，並以此作為判別沖擊地壓發生與否的准則。事實上，採煤工作面，掘進工作面的周邊應力，經常處於煤岩體極限強度後的變形狀態，而發生沖擊地壓的只是極少數，說明其為影響因素，但不屬主控因素，僅以煤岩強度理論作判據是不充分的。

6.1.2.2 能量理論判據

20世紀60年代中期，庫克等人總結了南非15年來沖擊地壓研究與防治的經驗基礎上，提出能量理論。提出礦體圍岩系統的力學平衡狀態破壞時，若其釋放能量大於消耗的能量時，則發生沖擊地壓。考慮到圍岩、礦體相互作用對沖擊地壓產生的影響。從能量守恆定律出發，以解析式表達能量平衡方程，解釋沖擊地壓的能源問題。目前比較完善的能量判據公式是布霍依諾、布格爾特和里波溫所提出，即

反應力應變岩石力學在工程中應用

式中:W_R為圍岩所釋放的能量;α為圍岩能量釋放有效系數;W_E為煤岩所釋放的能量;λ為煤岩能量釋放的有效系數;W_d為煤岩破壞時消耗於煤岩與圍岩交界處所受阻力應於克服的能量。大於1則產生礦山沖擊。

從宏觀地質背景與態勢特徵，釐清區內應力情況與二次應力場展布特性，正確率定W_R與W_d值，考慮空間效應，可作出較好貢獻。

6.1.2.3 剛度理論

剛度理論淵源於剛性壓力機，將礦柱與圍岩的關系比擬為試樣與試驗機的關系。將煤岩試樣在極限強度後所發生突然破壞的剛度條件作為礦柱發生沖擊地壓的條件。20世紀70年代，布萊克將此理論完善化，用於分析美國加利納礦的沖擊地壓問題，將礦體與圍岩視為剛度不同的兩個介質，認為礦柱剛度大於圍岩剛度是發生沖擊地壓的必要條件。我國有的科研人員，根據剛性試驗機原理，提出剛度沖擊性指標K_CF=K_m/│K_S│<1時有礦山沖擊地壓危險。判別式中，K_m是極限強度前的剛度為正向增加的正值，K_S是超過極限以後的負向衰減值，是負值。在卸荷條件、應力應變曲線在峰值後的應力降至一定量值時，會產生沖擊地壓。但這僅是點的剛度進行比較，未考慮點鄰域的有關狀態，故只能作為必要條件，還缺乏作為判斷的充分條件。

6.1.2.4 沖擊傾向度

沖擊地壓的介質都具有一些特殊的物理力學性質，因而可以用一種或一組指標來衡量煤岩介質產生沖擊或破壞的潛在能力。沖擊傾向度由許多參數量度，主要有彈性變形能指數、脆性指數、脆性破壞系數、有效沖擊能指數、極限能量比、極限剛度比、破壞速度指數、應力應變時間特性指數，最大塑性變形速度等。用這些參數將不同煤層的煤進行比較判別，就能事先大致估計煤層發生沖擊地壓的危險程度。產生沖擊地壓的沖擊傾向條件是:煤體的實際沖擊傾向度大於所規定的極限值。這種理論在波蘭煤礦部門很盛行。僅依靠對煤岩的物理力學性來判定能否發生沖擊性地壓是不完善的，難獲預期效果，因地質背景的態勢特徵與開采條件具很大影響。以不同觀點建立的判據准則加以簡單組合，無共同物理基礎，缺乏內在聯系。

6.1.2.5 沖擊地壓失穩理論

煤層開采前，煤層及頂底岩層處於平衡狀態，開采打破了原有平衡建立新的平衡，如狀態過渡是連續平衡的，屬穩定狀態，不會產生沖擊地壓，當影響從平衡狀態突然躍進變為新的平衡狀態時，有可能產生沖擊地壓。如躍變為新的平衡狀態時勢能較大，成為非穩定時，微小擾動將使系統平衡狀態產生突然躍變，發生沖擊地壓。用勢能原理判別系統平衡狀態穩定性情況，是判別沖擊地壓發生的必要條件，以能量准則判別動力過程穩定性情況，是沖擊地壓發生的充分條件。失穩理論形式上與組合理論相似，包含了所有理論，具有共同物理基礎的合理部分，如在動力過程的失穩判據，就是能量理論所提出的判據，但作了限定性補充，提出只有當系統平衡狀態是非穩定時，外界微小擾動才會發生動力失穩過程。

沖擊地壓與所處地質背景及態勢特徵密切關聯，與其所處應力狀態是首要的關鍵因素，而應力狀態，決定於頂板的情況，決定於頂板岩層的剛度和頂板的抗彎撓度特性，近期已有學者注意與進行頂板大面積來壓機理研究，發生沖擊地壓與頂板性質的關系。從全國沖擊地壓發生事例的調查結果表明，圍岩性質是影響煤層沖擊的主要因素。這是對煤層沖擊地壓形成機理的重大突破，使礦體開采中預測預防提出了正確的指導方向，亦為治理提出了良好對策。

❻ 什麼是煤礦沖擊地壓

沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤（岩）體由於彈性變形能的瞬時釋放內而產生的突然、劇容烈破壞的動力現象，常伴有煤（岩）體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。沖擊地壓可按照煤體彈性能釋放的主體、載荷類型等進行分類，對不同的沖擊地壓類型採取針對性的防治措施，實現分類防治。

在礦井井田范圍內發生過沖擊地壓現象的煤層，或者經鑒定煤層具有沖擊傾向性且評價具有沖擊危險性的煤層為沖擊地壓煤層。有沖擊地壓煤層的礦井為沖擊地壓礦井。

(6)沖擊地壓防治培訓計劃擴展閱讀

國家煤礦安監局關於印發《防治煤礦沖擊地壓細則》的通知：

第十條 有下列情況之一的，應當進行煤層（岩層）沖擊傾向性鑒定：

1、有強烈震動、瞬間底(幫)鼓、煤岩彈射等動力現象的。

2、埋深超過400米的煤層，且煤層上方100米范圍內存在單層厚度超過10米、單軸抗壓強度大於60MPa的堅硬岩層。

3、相鄰礦井開採的同一煤層發生過沖擊地壓或經鑒定為沖擊地壓煤層的。

4、沖擊地壓礦井開采新水平、新煤層。

❼ 岩爆，沖擊地壓的防治

岩爆與沖擊地壓有共性，亦存明顯差異，因之在防治上略有不同。世界各國在問題防治中，總結了很多方法，歸納起來有:改善圍岩應力、改變圍岩特性，改善施工方法及防護等方面。

6.1.3.1 改善圍岩應力

針對岩爆的方法如下:

(1)採用地形地貌法，地質力學分析法，確定區域應力場方向與相應應力梯度方程，合理布置地下洞室與相應結構，避免應力集中，改善洞室應力狀況;

(2)噴錨支護，使圍岩應力由開挖後的二維迅速回復到三維應力狀態;

(3)開挖爆破時，採用短進尺，多循環的方法;

(4)改善掘挖爆破方法，改善洞室壁面糙度，減少切向作用力的影響。

針對沖擊地壓所採取的減壓方法如下:

(1)應力解除法。在煤層圍岩內，先造成一破壞帶，形成一個應力釋放區，使洞室與掌子面的應力降低，將高應力帶轉移至圍岩深部，或在開采時，進行超前孔松動爆破改變煤體的應力狀態;

(2)減壓法。對老采空區頂板進行人工崩落，削減采空頂板與待采區頂板岩層的力學聯系，減少頂板大范圍來壓問題;

(3)回填法。用廢礦渣或煤礦石回填采空區;

(4)改變煤層強度特性減少沖擊能力;

開采前對煤層採用預壓注水法，使煤體濕潤飽和，降低煤體強度，消除或減緩煤的沖擊能力。

6.1.3.2 加固圍岩

採用噴混凝土、噴錨、掛網噴錨、鋼釺維噴錨、鋼支撐等防止岩爆。

❽ 為什麼卸載鑽孔可以防治沖擊地壓

防治沖擊地壓的來措施應根據發生沖擊自地壓的成因和機理制定，首先應注意在採掘工作面附近降低應力集中的程度，如採用無煤柱開采，超前開采保護層，合理安排開采順序等方法均可降低應力集中。孤島煤柱是主要的應力集中因素，開采中應盡量避免出現孤島現象。在煤層開采中，生產地質條件極為復雜，往往由於人們對一沖擊地壓發生條件不能完全掌握，沒有預先採取防範措施或防範措施不完善，形成局部煤層地段的高應力集中。因此，在煤層開采過程中必須對這些地段進行及時處理，以保證安全生產。這種對已經形成沖擊危險或具有潛在沖擊危險地段的處理措施稱為解危措施。它屬於暫時的局部性措施，包括煤層爆破卸壓、鑽孔卸壓和誘發爆破等。

❾ 簡述如何避免沖擊地壓

防治沖擊地壓的措施應根據發生沖擊地壓的成因和機理制定，首先應注意回在採掘工作面附近降低應力答集中的程度，如採用無煤柱開采，超前開采保護層，合理安排開采順序等方法均可降低應力集中。孤島煤柱是主要的應力集中因素，開采中應盡量避免出現孤島現象。在煤層開采中，生產地質條件極為復雜，往往由於人們對一沖擊地壓發生條件不能完全掌握，沒有預先採取防範措施或防範措施不完善，形成局部煤層地段的高應力集中。因此，在煤層開采過程中必須對這些地段進行及時處理，以保證安全生產。這種對已經形成沖擊危險或具有潛在沖擊危險地段的處理措施稱為解危措施。它屬於暫時的局部性措施，包括煤層爆破卸壓、鑽孔卸壓和誘發爆破等。