冲击地压防治培训计划

❶ 煤矿冲击地压与突出有什么异同

冲击地压、岩爆和矿震三者有严格的区别，简单来讲岩爆一般发生于非煤矿山，冲击地压主要是煤矿的灾害，矿震是固体矿山的灾害，这一点已有学者研究过。

❷ 什么是冲击地压事故

1 冲击地压发生的机理
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。
一 、冲击地压发生的机理
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。
（一）我国煤矿冲击地压显现具有如下特征：
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。
4、具有复杂性。在自然地质条件上，除褐煤以外的各煤种，采深从200m～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等，都发生过冲击地压；在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面，不论水采、炮采、普采或是综采，采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法，是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采，都发生过冲击地压。只是无煤柱长壁开采法冲击次数较少。
（二）冲击地压的分类
冲击地压可根据应力状态、显现强度和发生的不同地点和位置进行分类。 1、根据原岩(煤)体的应力状态分类
(1)重力应力型冲击地压。主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击地压。
(2)构造应力型冲击地压。主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压，如北票矿务局和天池煤矿发生的冲击地压。
(3)中间型或重力～构造型冲击地压。主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。
2、根据冲击的显现强度分类
(1)弹射。一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。
(2)矿震。它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，煤、岩并不向已采空间抛出，只有片带或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，有时产生煤尘。较弱的矿震称为微震，也称为煤炮。
(3)弱冲击。煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不很大，对支架、机器和设备基本上没有损坏；围岩产生震动，一般震级在2.2级以下，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。部分煤或岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩震动，震级在2.3级以上，伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波。
3、根据震级强度和抛出的煤量分类
(1)轻微冲击：抛出煤量在10t以下，震级在1级以下的冲击地压。
(2)中等冲击：抛出煤量在10t～50t以下，震级在1级～ 2级的冲击地压。
(3)强烈冲击：抛出煤量在50t以上，震级在2级以上的冲击地压。

❸ 防治冲击地压的措施有哪些

答案:防治冲击地压的措施应根据发生冲击地压的成因和机理制定，首先应注意在内采掘工作面附近容降低应力集中的程度，如采用无煤柱开采，超前开采保护层，合理安排开采顺序等方法均可降低应力集中。孤岛煤柱是主要的应力集中因素，开采中应尽量避免出现孤岛现象。在煤层开采中，生产地质条件极为复杂，往往由于人们对一冲击地压发生条件不能完全掌握，没有预先采取防范措施或防范措施不完善，形成局部煤层地段的高应力集中。因此，在煤层开采过程中必须对这些地段进行及时处理，以保证安全生产。这种对已经形成冲击危险或具有潜在冲击危险地段的处理措施称为解危措施。它属于暂时的局部性措施，包括煤层爆破卸压、钻孔卸压和诱发爆破等。

❹ 冲击地压预报及防治

冲击地压是井工方式采矿诱发的一种特殊动力工程地质现象，它是由于开采活动破坏了原岩应力状态，导致围岩应力高度集中，矿层及围岩产生急剧变形，当其单位面积上压力增加到引起变形率超过矿层及围岩塑性变形最大可能速率时，矿层及其围岩中积蓄的弹性能突然释放，矿层及围岩产生大位移和破坏，伴随发生震动（矿震）、冲击波、破裂声响等动力工程地质现象，这种动力工程地质现象在金属矿山及非金属矿山都有所见，而以煤炭矿山尤为突出。因此，下面以煤炭矿山为对象，对这一问题展开讨论。

对煤炭矿山来说，从20世纪30年代以来，先后在我国抚顺、开滦、枣庄、北票、门头沟、南桐等煤矿开始陆续发生冲击地压。这是煤矿井工开采深度加大伴随发生的一种工程地质灾害现象。而且随着采深不断增加，冲击地压产生的次数日益增多，成灾强度日益猛烈，危害程度愈益严重。京西煤矿的门头沟矿1947年开始发生冲击地压，据统计，该矿自1976年9月到1980年底，由月平均53次增加到498次，其中产生矿震里氏震级2.2级以上的由月平均24.2次增加到83.9次，由此可见问题之严重，这是必须及早重视的一个矿山地质工程问题。

1.冲击地压产生地点及深度

冲击地压既发生在回采工作面，也发生在掘进工作面。如抚顺煤矿井工开采多数发生在回采工作面，天池煤矿则多发生在掘进工作面。这种现象既发生在煤层顶板，也发生在煤层底板；在掘进工作面也有发生在巷道两帮，但多数是发生在煤层内。

冲击地压与采掘深度关系极大，如枣庄八一矿井开采深度140m时，冲击地压发生不明显；采深达185m，煤巷掘进时，出现少量冲击地压；当采深达370m时，冲击地压明显地增加；而采深达500m时，冲击地压显现十分剧烈。大量事实表明，冲击地压发生存在有一个临界深度。上述的枣庄矿为185m，抚顺煤矿为280m，天池煤矿为240m，门头沟煤矿为240m，开滦煤矿和唐山煤矿为500m，大同煤矿忻州窑矿为236～270m，南桐煤矿的砚石台矿采深－160m时才出现，显然，冲击地压发生系与地应力水平及煤层和围岩强度有关。

2.冲击地压预报

冲击地压的发生是有规律的，其形成过程主要表现为应力积累、积蓄的能量突然释放，关键是受作用力和煤体（岩体）变形破坏规律控制的。冲击地压显现规律可以帮助我们认识这个问题。已出现的冲击地压的显现特征有两类：其一为顶、底板弯折，伴随着炸帮；另一类为巷道片帮、煤爆、岩爆。而一般在一个矿区同一个采掘水平上显现的方式类同。如大同煤矿忻州窑矿采掘进入二水平，开采9#、10#，11#煤时，都产生过冲击地压，其显现方式大体相同，是以顶、底板折断，伴随着炸帮的形式发生。著者认为，这一现象与该地区地应力特征有关。据著者实测，大同煤矿云岗矿的地应力测量测得的水平应力分量约为垂直分量的两倍。显然，破坏理应先在顶、底板发生，继而诱发两帮炸裂，这是符合实际的。其发生形式为能量积累和释放。20世纪60年代以来，许多研究冲击地压的学者认为，应将煤层—围岩，即顶板岩层—煤层—底板岩层视为统一的承载体系，如果该承载体系的力学平衡状态遭到破坏时，则突然释放出大量的弹性能量，如果该弹性能远远大于该体系本身的弹性能时，就会发生冲击地压。承载系统越脆，变形消耗的能量愈小，释放的弹性能愈大、愈快，发生冲击地压的可能性愈大。目前采用释放弹性能与耗损能量比K_E和总变形的能量比K_W作为预测产生冲击地压可能性指标。一般认为，K_E≥6和K _W≥0.7时有发生冲击地压危险，生产中必须采取防治措施。

K_E及K_W系根据煤及围岩应力应变曲线特征来定。（图13-1）。煤或围岩加载-卸载释放弹性能与系统内保存的弹性能分别为S₄ 及S₃。为取得K_E及K_W值一般采用单轴压循环加载方式做应力应变曲线，取单轴压应力水平相当于破坏应力的80%左右的变形曲线来定，如图13-1中△OAH为可释放的弹性能S₄，而△ABH为耗损的变形能S₃。

图13-1 材料应力应变曲线特征

地质工程学原理

地质工程学原理

地质工程学原理

地质工程学原理

著者认为，上面的判据仅表明发生冲击地压的可能条件之一，而不是充分条件。另一个条件是：承载系统内煤层和顶、底板发生破坏条件，即：

（1）如由材料强度不足而引起冲击地压时，其判据为

地质工程学原理

式中：σ_c为材料单轴压破坏强度；σ_t 为巷道或采场周边的最大切向力；η为稳定性系数，η＜1时，将发生破坏。

（2）承载系统为板裂结构岩体时，其破坏判据为

地质工程学原理

式中：P为作用于板裂体上的有效力；P_cr为板裂体溃曲破坏临界载荷：

地质工程学原理

当η＜1时，有产生破坏的条件，能量判据K_E，K_W加上破坏判据才是预报冲击地压的充分条件，为此，在预报冲击地压时，必须取得岩石力学性质参数E、μ、σ_c及地应力资料。

3.冲击地压防治

根据上面的分析，产生冲击地压实际上有地应力和煤及围岩力学性质两个条件。为了消除第一个条件，一方面从巷道布置、巷道断面选型着手，尽量消除巷道周边产生大的切向应力的可能；另一方面，采用适当的岩体改造措施，减小煤和围岩内的应力差σ_t-σ_r。为了实现第二个条件，应采取适当的岩体改造措施降低煤和围岩材料的刚度或提高其强度。为了降低材料的刚度可采用注水技术使系统内材料软化或采用高压水劈裂的方法降低系统的刚度；为了提高材料强度可采用灌浆或预应力锚索方法加固。究竟采用哪种处理技术要由施工技术可能和经济比较来定，如果材料脆性度很高，掘进后就可能产生冲击地压，没有时间来做支护和锚固，显然支护和锚固方案是不可行的，那就必须采取降低系统刚度的预处理措施来防治冲击地压的发生。

❺ 煤爆———冲击地压机理的研究现状

冲击地压是指在集中应力作用下，煤岩体内集聚的弹性应变能在一定条件下突然释放，使煤岩体发生急剧破坏并向采掘空间抛出的一种动力现象。根据冲击地压的大量实例说明，冲击地压是煤岩突然破坏而产生的现象。煤炭部门习惯上所指的是，在采动影响下，煤岩突然破坏围岩发生震动抛出的现象。是顶板、煤岩、底板相互作用所致。顶板参与冲击地压的特点是震级大、破坏力大，对煤矿生产与安全构成严重威胁。我国煤矿发生冲击地压的条件极为复杂，形成冲击地压的强度、频度、灾害程度等差别很大，故在形成机理的理论认知方面亦不断发展，主要可归结为强度理论、能量理论、刚度理论、冲击倾向理论与冲击地压失稳理论等。

6.1.2.1 强度理论判据

根据冲击地压发生的实际情况观测，直观经验地认为，冲击地压是与煤层突然破裂有关的现象，是应力达到煤岩的极限强度所发生的突然破坏，并以此作为判别冲击地压发生与否的准则。事实上，采煤工作面，掘进工作面的周边应力，经常处于煤岩体极限强度后的变形状态，而发生冲击地压的只是极少数，说明其为影响因素，但不属主控因素，仅以煤岩强度理论作判据是不充分的。

6.1.2.2 能量理论判据

20世纪60年代中期，库克等人总结了南非15年来冲击地压研究与防治的经验基础上，提出能量理论。提出矿体围岩系统的力学平衡状态破坏时，若其释放能量大于消耗的能量时，则发生冲击地压。考虑到围岩、矿体相互作用对冲击地压产生的影响。从能量守恒定律出发，以解析式表达能量平衡方程，解释冲击地压的能源问题。目前比较完善的能量判据公式是布霍依诺、布格尔特和里波温所提出，即

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:W_R为围岩所释放的能量;α为围岩能量释放有效系数;W_E为煤岩所释放的能量;λ为煤岩能量释放的有效系数;W_d为煤岩破坏时消耗于煤岩与围岩交界处所受阻力应于克服的能量。大于1则产生矿山冲击。

从宏观地质背景与态势特征，厘清区内应力情况与二次应力场展布特性，正确率定W_R与W_d值，考虑空间效应，可作出较好贡献。

6.1.2.3 刚度理论

刚度理论渊源于刚性压力机，将矿柱与围岩的关系比拟为试样与试验机的关系。将煤岩试样在极限强度后所发生突然破坏的刚度条件作为矿柱发生冲击地压的条件。20世纪70年代，布莱克将此理论完善化，用于分析美国加利纳矿的冲击地压问题，将矿体与围岩视为刚度不同的两个介质，认为矿柱刚度大于围岩刚度是发生冲击地压的必要条件。我国有的科研人员，根据刚性试验机原理，提出刚度冲击性指标K_CF=K_m/│K_S│<1时有矿山冲击地压危险。判别式中，K_m是极限强度前的刚度为正向增加的正值，K_S是超过极限以后的负向衰减值，是负值。在卸荷条件、应力应变曲线在峰值后的应力降至一定量值时，会产生冲击地压。但这仅是点的刚度进行比较，未考虑点邻域的有关状态，故只能作为必要条件，还缺乏作为判断的充分条件。

6.1.2.4 冲击倾向度

冲击地压的介质都具有一些特殊的物理力学性质，因而可以用一种或一组指标来衡量煤岩介质产生冲击或破坏的潜在能力。冲击倾向度由许多参数量度，主要有弹性变形能指数、脆性指数、脆性破坏系数、有效冲击能指数、极限能量比、极限刚度比、破坏速度指数、应力应变时间特性指数，最大塑性变形速度等。用这些参数将不同煤层的煤进行比较判别，就能事先大致估计煤层发生冲击地压的危险程度。产生冲击地压的冲击倾向条件是:煤体的实际冲击倾向度大于所规定的极限值。这种理论在波兰煤矿部门很盛行。仅依靠对煤岩的物理力学性来判定能否发生冲击性地压是不完善的，难获预期效果，因地质背景的态势特征与开采条件具很大影响。以不同观点建立的判据准则加以简单组合，无共同物理基础，缺乏内在联系。

6.1.2.5 冲击地压失稳理论

煤层开采前，煤层及顶底岩层处于平衡状态，开采打破了原有平衡建立新的平衡，如状态过渡是连续平衡的，属稳定状态，不会产生冲击地压，当影响从平衡状态突然跃进变为新的平衡状态时，有可能产生冲击地压。如跃变为新的平衡状态时势能较大，成为非稳定时，微小扰动将使系统平衡状态产生突然跃变，发生冲击地压。用势能原理判别系统平衡状态稳定性情况，是判别冲击地压发生的必要条件，以能量准则判别动力过程稳定性情况，是冲击地压发生的充分条件。失稳理论形式上与组合理论相似，包含了所有理论，具有共同物理基础的合理部分，如在动力过程的失稳判据，就是能量理论所提出的判据，但作了限定性补充，提出只有当系统平衡状态是非稳定时，外界微小扰动才会发生动力失稳过程。

冲击地压与所处地质背景及态势特征密切关联，与其所处应力状态是首要的关键因素，而应力状态，决定于顶板的情况，决定于顶板岩层的刚度和顶板的抗弯挠度特性，近期已有学者注意与进行顶板大面积来压机理研究，发生冲击地压与顶板性质的关系。从全国冲击地压发生事例的调查结果表明，围岩性质是影响煤层冲击的主要因素。这是对煤层冲击地压形成机理的重大突破，使矿体开采中预测预防提出了正确的指导方向，亦为治理提出了良好对策。

❻ 什么是煤矿冲击地压

冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬时释放内而产生的突然、剧容烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。冲击地压可按照煤体弹性能释放的主体、载荷类型等进行分类，对不同的冲击地压类型采取针对性的防治措施，实现分类防治。

在矿井井田范围内发生过冲击地压现象的煤层，或者经鉴定煤层具有冲击倾向性且评价具有冲击危险性的煤层为冲击地压煤层。有冲击地压煤层的矿井为冲击地压矿井。

(6)冲击地压防治培训计划扩展阅读

国家煤矿安监局关于印发《防治煤矿冲击地压细则》的通知：

第十条 有下列情况之一的，应当进行煤层（岩层）冲击倾向性鉴定：

1、有强烈震动、瞬间底(帮)鼓、煤岩弹射等动力现象的。

2、埋深超过400米的煤层，且煤层上方100米范围内存在单层厚度超过10米、单轴抗压强度大于60MPa的坚硬岩层。

3、相邻矿井开采的同一煤层发生过冲击地压或经鉴定为冲击地压煤层的。

4、冲击地压矿井开采新水平、新煤层。

❼ 岩爆，冲击地压的防治

岩爆与冲击地压有共性，亦存明显差异，因之在防治上略有不同。世界各国在问题防治中，总结了很多方法，归纳起来有:改善围岩应力、改变围岩特性，改善施工方法及防护等方面。

6.1.3.1 改善围岩应力

针对岩爆的方法如下:

(1)采用地形地貌法，地质力学分析法，确定区域应力场方向与相应应力梯度方程，合理布置地下洞室与相应结构，避免应力集中，改善洞室应力状况;

(2)喷锚支护，使围岩应力由开挖后的二维迅速回复到三维应力状态;

(3)开挖爆破时，采用短进尺，多循环的方法;

(4)改善掘挖爆破方法，改善洞室壁面糙度，减少切向作用力的影响。

针对冲击地压所采取的减压方法如下:

(1)应力解除法。在煤层围岩内，先造成一破坏带，形成一个应力释放区，使洞室与掌子面的应力降低，将高应力带转移至围岩深部，或在开采时，进行超前孔松动爆破改变煤体的应力状态;

(2)减压法。对老采空区顶板进行人工崩落，削减采空顶板与待采区顶板岩层的力学联系，减少顶板大范围来压问题;

(3)回填法。用废矿渣或煤矿石回填采空区;

(4)改变煤层强度特性减少冲击能力;

开采前对煤层采用预压注水法，使煤体湿润饱和，降低煤体强度，消除或减缓煤的冲击能力。

6.1.3.2 加固围岩

采用喷混凝土、喷锚、挂网喷锚、钢钎维喷锚、钢支撑等防止岩爆。

❽ 为什么卸载钻孔可以防治冲击地压

防治冲击地压的来措施应根据发生冲击自地压的成因和机理制定，首先应注意在采掘工作面附近降低应力集中的程度，如采用无煤柱开采，超前开采保护层，合理安排开采顺序等方法均可降低应力集中。孤岛煤柱是主要的应力集中因素，开采中应尽量避免出现孤岛现象。在煤层开采中，生产地质条件极为复杂，往往由于人们对一冲击地压发生条件不能完全掌握，没有预先采取防范措施或防范措施不完善，形成局部煤层地段的高应力集中。因此，在煤层开采过程中必须对这些地段进行及时处理，以保证安全生产。这种对已经形成冲击危险或具有潜在冲击危险地段的处理措施称为解危措施。它属于暂时的局部性措施，包括煤层爆破卸压、钻孔卸压和诱发爆破等。

❾ 简述如何避免冲击地压

防治冲击地压的措施应根据发生冲击地压的成因和机理制定，首先应注意回在采掘工作面附近降低应力答集中的程度，如采用无煤柱开采，超前开采保护层，合理安排开采顺序等方法均可降低应力集中。孤岛煤柱是主要的应力集中因素，开采中应尽量避免出现孤岛现象。在煤层开采中，生产地质条件极为复杂，往往由于人们对一冲击地压发生条件不能完全掌握，没有预先采取防范措施或防范措施不完善，形成局部煤层地段的高应力集中。因此，在煤层开采过程中必须对这些地段进行及时处理，以保证安全生产。这种对已经形成冲击危险或具有潜在冲击危险地段的处理措施称为解危措施。它属于暂时的局部性措施，包括煤层爆破卸压、钻孔卸压和诱发爆破等。