十一礦沖擊地壓現狀以及解決方案

段炬偉++徐書航++涂坤

摘要：水，火，瓦斯，煤塵，頂板是我國煤礦生產的五大災害， 高地溫，沖擊地壓成為十一礦煤礦生產的另外兩大災害，長期以來沖擊地壓給該礦正常生產帶來了諸多困難，已成為制約該礦生產的重要因素，因此，如何解決好沖擊地壓問題，已成為急需解決的重要問題。

關鍵詞：巖爆 失穩理論 煤層注水 沖擊傾向理論

1 沖擊地壓的定義

通常情況下，沖擊地壓是指由于瞬時釋放彈性形變，在一定程度上行使得井巷或工作面周圍的巖體產生劇烈的破壞現象，并且伴有煤巖體拋出、巨響、氣浪等現象，因此，又稱巖爆。沖擊地壓作為煤礦重大災害之一，具有較強的破壞性。

2 沖擊地壓的特征

通常情況下，為了降低沖擊地壓造成的損失，需要對沖擊地壓的特性進行研究分析，進而在一定程度上為制定相應的預防措施提供參考依據。對于沖擊地壓來說，其特征通常情況下，主要表現為：突發性、煤爆性、破壞性、復雜性四個方面。

2.1 突發性

對于巖體來說，通常情況下，在發生沖擊地壓之前，不存在任何明顯的征兆，并且發生沖擊地壓的過程極為短暫，在一定程度上持續時間僅為幾秒到幾十秒。

2.2 煤爆性

對于沖擊地壓來說，通常情況下分為：①淺部沖擊，在煤壁2m～6m范圍內通常發生淺部沖擊，這種沖擊通常情況下破壞性較大；②深部沖擊，在煤體深處通常發生深部沖擊，通常情況下，發生深部沖擊的過程中，聲音較大，并且破壞程度存在一定的差異。

2.3 破壞性

沖擊地壓通常情況下會造成煤壁片幫、頂板下沉，以及堵塞巷道等，進而在一定程度上威脅到人們群眾的生命財產安全。

2.4 復雜性

受自然地質條件的影響和制約，在一定程度上使得發生沖擊地壓的巖體，通常情況下除褐煤以外，對于其他煤種來說，其開采深度在200m～1000m之間。

3 沖擊地壓的影響因素

對于巖體來說，通常情況下，開采深度、地質構造、煤巖結構和力學特性等因素在一定程度上影響和制約著沖擊地壓。隨著煤層開采深度的不斷增大，進而在一定程度上使得地應力值呈現出不斷增大的趨勢。對于沖擊地壓來說，一般情況下當開采達到一定深度后才會發生相應的沖擊地壓，我們將這種深度值稱為沖擊地壓臨界深度。由于條件之間存在差異，進而在一定程度上使得臨界深度值也存在一定的差異，通常情況下，該值都超過200m。

通常情況下，當地質構造（褶曲、斷裂、煤層傾角等）突然發生相應的變化時，進而在一定程度上會引發相應的沖擊地壓。在寬緩向斜軸部容易形成沖擊地壓；對于斷裂來說，如果屬于開采邊界，或者回采方向朝向斷層面，在這種情況下，發生沖擊地壓的危險性在一定程度上會增加。

另外，煤巖結構及性能也是引發沖擊地壓的主要因素。對于堅硬、厚層、整體性強的頂板來說，通常情況下容易形成沖擊地壓；如果直接頂厚度適中，并且與老頂組合性好，同時不易冒落，在這種情況下，出現沖擊危險的可能性較大。

4 沖擊地壓的防治措施

通常情況下，防止沖擊地壓主要是避免出現應力集中區，采取改變煤巖體物理力學性能的方式，對產生應力集中區域或因地質構造等因素存在的高應力，進而在一定程度上降低或釋放煤巖體積聚的彈性潛能。

5 沖擊地壓形成的機理

通常情況下，從強度理論、能量理論、沖擊傾向理論，以及相應的失穩理論的角度對沖擊地壓的形成原因和機理進行分析和闡述。

5.1 強度理論

按照強度理論，通常情況下，發生沖擊地壓的條件是礦山的壓力遠遠大于煤體的壓力。其形成機理：對于煤體來說，通過采用堅硬的頂底板對煤體進行夾緊處理，進而在一定程度上抑制深部煤體自身或煤體交界處發生相應的變形，進一步降低彈性形變量。由于受到平行于層面的摩擦阻力和側向阻力的影響和制約，進而在一定程度上阻礙了煤體沿層面發生移動，進一步對煤體進行壓實處理，進而在一定程度上增加煤體的承受壓力，進一步積累大量的彈性能。

5.2 能量理論

根據能量理論：當礦體與圍巖系統的力學平衡被打破后，與破壞所消耗的能量相比，如果釋放的能量比較大，那么在一定程度上就會產生相應的沖擊地壓。對于剛性理論來說，通常情況下，也是一種能量理論，按照該理論，發生沖擊地壓的條件是：礦山結構的剛度遠遠超過礦山負荷系的剛度，這時就會出現沖擊地壓。

5.3 沖擊傾向理論

按照理論：煤體的沖擊傾向度大于實驗所確定的極限值這是發生沖擊地壓的條件。對于發生沖擊礦壓的可能程度，通過利用一些試驗或實測指標進行估計或預測，通常情況下，這種指標的量度被稱為沖擊傾向度。

5.4 失穩理論

近年來，我國的一些專家學者通過研究分析巖石全應力的應變曲線，進而在一定程度上對上凸硬化階段進行分析，在變形能力方面，煤、巖等在一定程度上逐漸增大，對于介質來說通常情況下是穩定的。

6 十一礦沖擊地壓現狀

7 十一礦目前采取的主要措施

①加大沖擊地壓危害的宣傳力度，使每位職工了解沖擊地壓對安全生產和職工生命安全造成的危害。②要求己二采區井下各隊根據各自的工作環境、工作條件編制防治沖擊地壓措施，制定應急預案，并貫徹到每位職工。③針對容易發生沖擊地壓的區域采取新的支護手段，采用柔性支護，加強支護強度。④在己組煤層采掘期間采取過煤層深孔預裂爆破措施，作為防沖措施。⑤引進了波蘭的SOS微震監測系統，并開展了監測工作。⑥煤層注水。⑦施工泄壓孔。⑧加強個人防護，引進了一部分鋼盔和防彈背心。

參考文獻：

[1]潘立友.沖擊地壓前兆信息的可識別性研究及應用[J].山東科技大學，2003.

[2]周曉軍，鮮學福.煤礦沖擊地壓理論與工程應用研究的進展[J].重慶大學學報（自然科學版），1998（01）.

[3]尹光志，鮮學福，金立平，劉成明.地應力對沖擊地壓的影響及沖擊危險區域評價的研究[J].煤炭學報，1997.endprint

摘要：水，火，瓦斯，煤塵，頂板是我國煤礦生產的五大災害， 高地溫，沖擊地壓成為十一礦煤礦生產的另外兩大災害，長期以來沖擊地壓給該礦正常生產帶來了諸多困難，已成為制約該礦生產的重要因素，因此，如何解決好沖擊地壓問題，已成為急需解決的重要問題。

關鍵詞：巖爆 失穩理論 煤層注水 沖擊傾向理論

1 沖擊地壓的定義

通常情況下，沖擊地壓是指由于瞬時釋放彈性形變，在一定程度上行使得井巷或工作面周圍的巖體產生劇烈的破壞現象，并且伴有煤巖體拋出、巨響、氣浪等現象，因此，又稱巖爆。沖擊地壓作為煤礦重大災害之一，具有較強的破壞性。

2 沖擊地壓的特征

通常情況下，為了降低沖擊地壓造成的損失，需要對沖擊地壓的特性進行研究分析，進而在一定程度上為制定相應的預防措施提供參考依據。對于沖擊地壓來說，其特征通常情況下，主要表現為：突發性、煤爆性、破壞性、復雜性四個方面。

2.1 突發性

對于巖體來說，通常情況下，在發生沖擊地壓之前，不存在任何明顯的征兆，并且發生沖擊地壓的過程極為短暫，在一定程度上持續時間僅為幾秒到幾十秒。

2.2 煤爆性

對于沖擊地壓來說，通常情況下分為：①淺部沖擊，在煤壁2m～6m范圍內通常發生淺部沖擊，這種沖擊通常情況下破壞性較大；②深部沖擊，在煤體深處通常發生深部沖擊，通常情況下，發生深部沖擊的過程中，聲音較大，并且破壞程度存在一定的差異。

2.3 破壞性

沖擊地壓通常情況下會造成煤壁片幫、頂板下沉，以及堵塞巷道等，進而在一定程度上威脅到人們群眾的生命財產安全。

2.4 復雜性

受自然地質條件的影響和制約，在一定程度上使得發生沖擊地壓的巖體，通常情況下除褐煤以外，對于其他煤種來說，其開采深度在200m～1000m之間。

3 沖擊地壓的影響因素

對于巖體來說，通常情況下，開采深度、地質構造、煤巖結構和力學特性等因素在一定程度上影響和制約著沖擊地壓。隨著煤層開采深度的不斷增大，進而在一定程度上使得地應力值呈現出不斷增大的趨勢。對于沖擊地壓來說，一般情況下當開采達到一定深度后才會發生相應的沖擊地壓，我們將這種深度值稱為沖擊地壓臨界深度。由于條件之間存在差異，進而在一定程度上使得臨界深度值也存在一定的差異，通常情況下，該值都超過200m。

通常情況下，當地質構造（褶曲、斷裂、煤層傾角等）突然發生相應的變化時，進而在一定程度上會引發相應的沖擊地壓。在寬緩向斜軸部容易形成沖擊地壓；對于斷裂來說，如果屬于開采邊界，或者回采方向朝向斷層面，在這種情況下，發生沖擊地壓的危險性在一定程度上會增加。

另外，煤巖結構及性能也是引發沖擊地壓的主要因素。對于堅硬、厚層、整體性強的頂板來說，通常情況下容易形成沖擊地壓；如果直接頂厚度適中，并且與老頂組合性好，同時不易冒落，在這種情況下，出現沖擊危險的可能性較大。

4 沖擊地壓的防治措施

通常情況下，防止沖擊地壓主要是避免出現應力集中區，采取改變煤巖體物理力學性能的方式，對產生應力集中區域或因地質構造等因素存在的高應力，進而在一定程度上降低或釋放煤巖體積聚的彈性潛能。

5 沖擊地壓形成的機理

通常情況下，從強度理論、能量理論、沖擊傾向理論，以及相應的失穩理論的角度對沖擊地壓的形成原因和機理進行分析和闡述。

5.1 強度理論

按照強度理論，通常情況下，發生沖擊地壓的條件是礦山的壓力遠遠大于煤體的壓力。其形成機理：對于煤體來說，通過采用堅硬的頂底板對煤體進行夾緊處理，進而在一定程度上抑制深部煤體自身或煤體交界處發生相應的變形，進一步降低彈性形變量。由于受到平行于層面的摩擦阻力和側向阻力的影響和制約，進而在一定程度上阻礙了煤體沿層面發生移動，進一步對煤體進行壓實處理，進而在一定程度上增加煤體的承受壓力，進一步積累大量的彈性能。

5.2 能量理論

根據能量理論：當礦體與圍巖系統的力學平衡被打破后，與破壞所消耗的能量相比，如果釋放的能量比較大，那么在一定程度上就會產生相應的沖擊地壓。對于剛性理論來說，通常情況下，也是一種能量理論，按照該理論，發生沖擊地壓的條件是：礦山結構的剛度遠遠超過礦山負荷系的剛度，這時就會出現沖擊地壓。

5.3 沖擊傾向理論

按照理論：煤體的沖擊傾向度大于實驗所確定的極限值這是發生沖擊地壓的條件。對于發生沖擊礦壓的可能程度，通過利用一些試驗或實測指標進行估計或預測，通常情況下，這種指標的量度被稱為沖擊傾向度。

5.4 失穩理論

近年來，我國的一些專家學者通過研究分析巖石全應力的應變曲線，進而在一定程度上對上凸硬化階段進行分析，在變形能力方面，煤、巖等在一定程度上逐漸增大，對于介質來說通常情況下是穩定的。

6 十一礦沖擊地壓現狀

7 十一礦目前采取的主要措施

①加大沖擊地壓危害的宣傳力度，使每位職工了解沖擊地壓對安全生產和職工生命安全造成的危害。②要求己二采區井下各隊根據各自的工作環境、工作條件編制防治沖擊地壓措施，制定應急預案，并貫徹到每位職工。③針對容易發生沖擊地壓的區域采取新的支護手段，采用柔性支護，加強支護強度。④在己組煤層采掘期間采取過煤層深孔預裂爆破措施，作為防沖措施。⑤引進了波蘭的SOS微震監測系統，并開展了監測工作。⑥煤層注水。⑦施工泄壓孔。⑧加強個人防護，引進了一部分鋼盔和防彈背心。

參考文獻：

[1]潘立友.沖擊地壓前兆信息的可識別性研究及應用[J].山東科技大學，2003.

[2]周曉軍，鮮學福.煤礦沖擊地壓理論與工程應用研究的進展[J].重慶大學學報（自然科學版），1998（01）.

[3]尹光志，鮮學福，金立平，劉成明.地應力對沖擊地壓的影響及沖擊危險區域評價的研究[J].煤炭學報，1997.endprint

摘要：水，火，瓦斯，煤塵，頂板是我國煤礦生產的五大災害， 高地溫，沖擊地壓成為十一礦煤礦生產的另外兩大災害，長期以來沖擊地壓給該礦正常生產帶來了諸多困難，已成為制約該礦生產的重要因素，因此，如何解決好沖擊地壓問題，已成為急需解決的重要問題。

關鍵詞：巖爆 失穩理論 煤層注水 沖擊傾向理論

1 沖擊地壓的定義

通常情況下，沖擊地壓是指由于瞬時釋放彈性形變，在一定程度上行使得井巷或工作面周圍的巖體產生劇烈的破壞現象，并且伴有煤巖體拋出、巨響、氣浪等現象，因此，又稱巖爆。沖擊地壓作為煤礦重大災害之一，具有較強的破壞性。

2 沖擊地壓的特征

通常情況下，為了降低沖擊地壓造成的損失，需要對沖擊地壓的特性進行研究分析，進而在一定程度上為制定相應的預防措施提供參考依據。對于沖擊地壓來說，其特征通常情況下，主要表現為：突發性、煤爆性、破壞性、復雜性四個方面。

2.1 突發性

對于巖體來說，通常情況下，在發生沖擊地壓之前，不存在任何明顯的征兆，并且發生沖擊地壓的過程極為短暫，在一定程度上持續時間僅為幾秒到幾十秒。

2.2 煤爆性

對于沖擊地壓來說，通常情況下分為：①淺部沖擊，在煤壁2m～6m范圍內通常發生淺部沖擊，這種沖擊通常情況下破壞性較大；②深部沖擊，在煤體深處通常發生深部沖擊，通常情況下，發生深部沖擊的過程中，聲音較大，并且破壞程度存在一定的差異。

2.3 破壞性

沖擊地壓通常情況下會造成煤壁片幫、頂板下沉，以及堵塞巷道等，進而在一定程度上威脅到人們群眾的生命財產安全。

2.4 復雜性

受自然地質條件的影響和制約，在一定程度上使得發生沖擊地壓的巖體，通常情況下除褐煤以外，對于其他煤種來說，其開采深度在200m～1000m之間。

3 沖擊地壓的影響因素

對于巖體來說，通常情況下，開采深度、地質構造、煤巖結構和力學特性等因素在一定程度上影響和制約著沖擊地壓。隨著煤層開采深度的不斷增大，進而在一定程度上使得地應力值呈現出不斷增大的趨勢。對于沖擊地壓來說，一般情況下當開采達到一定深度后才會發生相應的沖擊地壓，我們將這種深度值稱為沖擊地壓臨界深度。由于條件之間存在差異，進而在一定程度上使得臨界深度值也存在一定的差異，通常情況下，該值都超過200m。

通常情況下，當地質構造（褶曲、斷裂、煤層傾角等）突然發生相應的變化時，進而在一定程度上會引發相應的沖擊地壓。在寬緩向斜軸部容易形成沖擊地壓；對于斷裂來說，如果屬于開采邊界，或者回采方向朝向斷層面，在這種情況下，發生沖擊地壓的危險性在一定程度上會增加。

另外，煤巖結構及性能也是引發沖擊地壓的主要因素。對于堅硬、厚層、整體性強的頂板來說，通常情況下容易形成沖擊地壓；如果直接頂厚度適中，并且與老頂組合性好，同時不易冒落，在這種情況下，出現沖擊危險的可能性較大。

4 沖擊地壓的防治措施

通常情況下，防止沖擊地壓主要是避免出現應力集中區，采取改變煤巖體物理力學性能的方式，對產生應力集中區域或因地質構造等因素存在的高應力，進而在一定程度上降低或釋放煤巖體積聚的彈性潛能。

5 沖擊地壓形成的機理

通常情況下，從強度理論、能量理論、沖擊傾向理論，以及相應的失穩理論的角度對沖擊地壓的形成原因和機理進行分析和闡述。

5.1 強度理論

按照強度理論，通常情況下，發生沖擊地壓的條件是礦山的壓力遠遠大于煤體的壓力。其形成機理：對于煤體來說，通過采用堅硬的頂底板對煤體進行夾緊處理，進而在一定程度上抑制深部煤體自身或煤體交界處發生相應的變形，進一步降低彈性形變量。由于受到平行于層面的摩擦阻力和側向阻力的影響和制約，進而在一定程度上阻礙了煤體沿層面發生移動，進一步對煤體進行壓實處理，進而在一定程度上增加煤體的承受壓力，進一步積累大量的彈性能。

5.2 能量理論

根據能量理論：當礦體與圍巖系統的力學平衡被打破后，與破壞所消耗的能量相比，如果釋放的能量比較大，那么在一定程度上就會產生相應的沖擊地壓。對于剛性理論來說，通常情況下，也是一種能量理論，按照該理論，發生沖擊地壓的條件是：礦山結構的剛度遠遠超過礦山負荷系的剛度，這時就會出現沖擊地壓。

5.3 沖擊傾向理論

按照理論：煤體的沖擊傾向度大于實驗所確定的極限值這是發生沖擊地壓的條件。對于發生沖擊礦壓的可能程度，通過利用一些試驗或實測指標進行估計或預測，通常情況下，這種指標的量度被稱為沖擊傾向度。

5.4 失穩理論

近年來，我國的一些專家學者通過研究分析巖石全應力的應變曲線，進而在一定程度上對上凸硬化階段進行分析，在變形能力方面，煤、巖等在一定程度上逐漸增大，對于介質來說通常情況下是穩定的。

6 十一礦沖擊地壓現狀

7 十一礦目前采取的主要措施

①加大沖擊地壓危害的宣傳力度，使每位職工了解沖擊地壓對安全生產和職工生命安全造成的危害。②要求己二采區井下各隊根據各自的工作環境、工作條件編制防治沖擊地壓措施，制定應急預案，并貫徹到每位職工。③針對容易發生沖擊地壓的區域采取新的支護手段，采用柔性支護，加強支護強度。④在己組煤層采掘期間采取過煤層深孔預裂爆破措施，作為防沖措施。⑤引進了波蘭的SOS微震監測系統，并開展了監測工作。⑥煤層注水。⑦施工泄壓孔。⑧加強個人防護，引進了一部分鋼盔和防彈背心。

參考文獻：

[1]潘立友.沖擊地壓前兆信息的可識別性研究及應用[J].山東科技大學，2003.

[2]周曉軍，鮮學福.煤礦沖擊地壓理論與工程應用研究的進展[J].重慶大學學報（自然科學版），1998（01）.

[3]尹光志，鮮學福，金立平，劉成明.地應力對沖擊地壓的影響及沖擊危險區域評價的研究[J].煤炭學報，1997.endprint