浅谈冲击地压机理及防治

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1、浅谈冲击地压机理及防治【摘要】随着我国煤矿开采深度和开采强度的不断增加，发生冲击地压的频率也不断增加，通过对冲击地压木质的判定和其发生机理的分析，总结了断层错动型、煤体压缩型、顶板断裂型等三种基本类型的冲击地压；并就相应的冲击地压的防治技术作了简单概括。【关键词】冲击地压；机理；类型；防治0引言煤炭是我国的主体能源，在一次能源生产和消费结构中一直占70%左右[1],在未來相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。因此,我国対于煤炭的需求将是持久的巨大的，然而，煤炭的不可再生性、开采历史的久远性和近年来巨大的需求性使我国浅部煤炭几近枯竭，所以，我国煤炭资源的开采

2、深度在快速增加，由于这一因素的影响，我国矿井冲击地压等动力灾害H益加剧，严重地威胁着煤矿开采的安全。据统计，1985年我国冲击地压煤矿有32个，而2011年底，发生冲击地压的矿井就多达142个，同时，全国有近50个矿井开采深度达到或超过1000m；2006-2013年，先后有新汶、抚顺、华亭、北京、义马、阜新、鹤岗、七台河、平顶山等煤炭生产企业因冲击地压而导致的重大伤亡事故多达35次，造成300余人死亡，上千人受伤。冲击地压的破坏程度也呈增大趋势。据统计，各种类型的矿井都有冲击地压发生的报告，各类煤层都发生过冲击现象，地质构造从简单到复杂，煤层从薄到特厚，倾角从水

3、平到急倾斜，砾岩、砂岩、灰岩、油母页岩顶板都发生过冲击地压［2,3］o所以，我国学术界対煤矿冲击地压问题一直非常重视，但由于问题的复杂性，目前对冲击地压的研究还不够充分，需要进行长期艰苦的探索和实践才可能取得突破进展。1冲击地压机理1.1冲击地压的判定煤矿等地下工程所处环境的复杂性决定了冲击地压、岩爆、矿震［4,5］现象的时冇发生，但是何谓冲击地压、岩爆、矿震，三者之间冇区别吗？区别在哪？目前来看人们对此的认识还比较模糊。不同行业领域对此的认识也不一样，隧道交通等行业谓Z岩爆，矿业领域称Z为冲击地压（矿震）。下面是全国科学技术名词审定委员会对这3个名词术语的解释：

4、冲击地压是指在高应力围岩中由于巷道或工作面的开挖，储存在I韦I岩内部的弹性变形能瞬间得到释放而形成剧烈的动力破坏现象，常伴冇气浪、煤岩体的抛掷及口响等现象。它往往给采掘空间内的人员和设备带来灭顶Z灾，并有可能带来地表塌陷甚至局部矿震。岩爆是指硬性与脆性的高应力围岩由于地下工程的开挖导致其弹性应力的瞬时释放，而使这些用岩破裂松弛、剥离破坏甚至抛射出来的动力现象。矿震是指由于井巷或工作面开挖导致其周围煤岩体原有应力场失去平衡，在局部发生应力的集中，能量的储存，达到极限后在瞬间释放出来,而使周边甚至更远处岩层出现震动现象。这些认识上的差异究其原因与行业领域的R的要求有着

5、深层次的渊源。对于隧道交通等行业，这些工程是重耍的民生工程，它对工程空间周边岩体的大变形和破坏要求非常苛刻，是不允许发生的；而矿业类工程它具冇暂时性的特点，在满足空间安全的前提下允许其周边围岩发生变形或破坏。从以上解释可以明确，在高应力围岩中由于弹性能的瞬间释放而产生的岩体破坏的动力灾害现象是冲击地压和岩爆所共同具有的特点。这里的关键是“破坏”和“灾害”，也就是说I韦I岩造成了这两个必须，即判定为冲击地压或岩爆。我们国家在《冲击地压煤层安全开采暂行规定》和《煤矿安全规程》中対此有特殊的处理要求和行业规定，它将左右煤矿企业的经济效益与生产安全。矿震是一种局部应力的集

6、中再加上开采活动的诱导而形成的“地震”。当然可以诱发矿震的因素很多，前面所说的冲击地压和岩爆、地面活动等都冇可能成为矿震发生的致因。所以冲击地压（岩爆）与矿震的关系可以理解为：有些矿震可能会导致冲击地压（岩爆），但有许多矿震并不会造成灾害;冲击地压（岩爆）也有可能诱发矿震。1.2冲击地压发生机理分析根据沈明荣版《岩体力学》［6］可以知道：典型的岩体应力应变全过程一般可分为四个阶段。第一阶段，通常被称为压密阶段。这一阶段岩体的原生裂纹被压密。第二阶段，即弹性阶段。随着载荷的不断持续增加，岩体的原生裂纹被压密的同时,新的裂纹又会不断产生，此时岩体屈于线弹性体。第三阶段

7、，一般第三阶段始于岩体峰值强度的2/3处。在此阶段内,如果使岩体载荷突然卸载，那么在这之前发生在岩体内的永久变形将被遗留下来，即此后岩体已经成为塑性体，但英持续时间一般很短。达到峰值强度后，岩体承载力将随变形的加大而逐渐减弱。第四阶段，在普通实验机上加载岩体，由于实验机刚度相对较低，岩体会在刚达到峰值强度或稍过的瞬间发生破坏，有点类似于冲击地压或岩爆。当在刚性试验机上加载时，这种瞬时破坏则不会发生，并会保留岩休的变形。虽然承载力也会随着变形的加大而逐渐减弱，但是要想看到试验岩体继续变形仍然需要继续加载。显而易见，峰值强度前的阶段一和阶段二，岩体承载力与变形呈正相关

8、，此时岩体