冲击地压预测与控制体系Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing,
en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives
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冲击地压预测与控制体系
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冲击地压是采动诱发高强度的煤（岩）弹性能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象。

是我国煤矿常见的重大事故灾害。

冲击地压引起人员伤亡和设备损坏，不仅发生在推进的工作面现场，而且可能波及弹性释放范围的巷道、峒室，特别是存在应力集中的空间部位。

迄今为止，冲击地压的控制处在统计管理与条理决策阶段，没有形成冲击地压的防治理论、监测方法及控制决策的一体化体系。

本文基于对冲击地压发生的机理，对冲击地压事故进行了分类，提出了冲击地压事故预测与控制动力信息基础，形成了实用的冲击地压预测控制的体系。

1冲击地压发生的原因及实现的条件
具有冲击倾向的煤（岩）层，受构造运动和采场推进影
响而形成的高度应力集中和高能级的弹性变形能的储存，是
[1,2
] 冲击地压发生的根本原因。

没有采取释放应力和能量的措施， 在可能有高应力集中和高能级弹性能释放的区域推进米掘 工作面，是冲击地压得以实现的条件。

有冲击倾向的高强度煤（岩）中储存的高能级弹性能， 包
括煤（岩）受构造运动挤压储存的弹性能、坚硬顶板条件 下大面积推进采场聚集的压缩弹性能及高强度大厚度坚硬 岩层大面积悬露的弯曲变形弹性能。

因此，了解煤田构造运 动的历史和残余构造应力的现实分布，掌握具体煤层条件下 不同开采方法、不同开采参数和不同开采程序，对煤（岩） 应力和能量积聚和释放的影响，是冲击地压预防的关键
2冲击地压的分类及其发生和破坏的特点
冲击地压是一种复杂的矿山动力现象。

其形成的力学环 境、发
生的地点、宏观和微观上的显现形态多种多样，冲击 破坏强度和所造成的破坏程度也各不相同。

由于冲击地压发 生的机理存在不同的理论，有各自不同的发生条件和判别准 则。

客观上不同矿井的冲击地压的成因和显现特征也不同， 即使同一矿井，由于地质构造（变化）、开采条件和开采方法 的差异，也使得冲击地压的成因、性
质、特征、震源部位和破坏程度不同。

综上所述，冲击地压存在不同的种类，不能用同一机理去解释不同冲击地压的成因和现象，更不能用单一方法或措施去预测和防治冲击地压。

通过对我国冲击地压严重的矿井进行案例分析，综合冲击地压案例研究成果，将冲击地压分为巷道发生的冲击地压与工作面发生的冲击地压两类。

（1）掘进冲击地压发生的条件和破坏的特点
掘进冲击地压发生在掘进工作面推进的过程中。

其中，
在原始应力场中掘进煤巷发生冲击的条件是：
1）煤层强度较高、含水率低，加压时发生脆性破坏，即有“冲击倾向性”。

2）巷道围岩中的应力达到冲击破坏的极限。

在单一重力
应力场条件下达到这一极限的“临界开采深度”，一般在700
-800m以上。

对于存在构造应力的原始应力场，在开采深度超过500 - 600m的厚煤层中掘进，即有可能出现顶煤冲击破坏的事故。

在受采动影响的应力场中掘进巷道，发生冲击地压的煤层条件和应力极限要求与原始应力场中掘进的巷道一样。

但考虑极限应力实现的条件时，不能再只是简单的与原始应力的性质大小和相应的
开采深度联系在一起。

相反必须把掌握不同开采深度和不同采动条件下，重新分布的应力场特征及其形成和发展规律放在首要的地位。

(2)回采冲击地压发生条件和破坏的特点
回采冲击地压发生在回采工作面推进的过程中。

回采冲击地压发生的条件是：煤层具有“冲击破坏的倾向”，煤层和上覆岩层中积聚的应力和弹性，能达到足以产生冲击震动和围岩破坏的极限。

回采工作面冲击地压的力(能)源，包括煤层在大面积悬露的上覆岩层压力作用下被压缩弹性能，和高强度大厚度坚硬顶板弹性弯曲变形储存的弹性能。

煤层埋藏深度及由高强度坚硬顶板所决定悬露面积愈大，相应的能级将愈高。

采动诱发和顶板自身裂断破坏诱发和释放的能量愈高，波及的范围将愈大，工作面及相临巷道中的冲击破坏也将愈严重回采工作面推进过程中发生的冲击地压，包括工作面采动或老顶裂断诱发煤层压缩弹性能释放及处于大面积弹性弯曲状态的厚煤层坚硬顶板裂断，造成的冲击地压两种类型。

回采工作面推进过程中发生威胁安全生产的冲击地压，是有条件的，有规律的。

实践证
明威胁安全生产的冲击地压发生的条件是：
1）开采煤层具有“冲击倾向性”。

2）工作面推进部位煤层中聚集有足以产生冲击性破坏的压缩弹性能。

该压缩弹性能的来源可以是残余构造应力，也可以是采动形成的高峰应力。

3）破煤放顶生产过程；顶板裂断来压等诱发冲击能量，达到促使该部位弹性能释放的界限。

4）工作面及超前两巷煤帮没有形成足以缓冲的超前破坏
区间。

同时具备上述条件的要求，决定了回采工作面推进过程中
破坏性冲击地庄发生时间和地点的规律性。

其中：避免把开切
眼布置在构造应力场中或临近工作面的压力高峰区。

或者在已
采工作面形成的内应力场中布置开切眼的推进方案。

是排除工作面初采阶段破坏性冲击地压的关键。

采场进入正常推进阶段后，就冲击地压发生的可能性差异而言，包括以下两个区间（见图1）:
“危险区间”：包括从煤壁集中应力增加到冲击破坏极限开
始，到煤壁破坏
超前破坏已经深入到形成足够缓充带宽度的部位。

即图
1中的B到C的位置。

该区段范围内高能级的采动诱发和老顶的断裂都有促
成破坏性冲击地压的危险［3］。

“平稳区间”：即煤壁前方缓冲带形成之后。

即从图1中的C位置开始，至工作面推进完成为止的全部长度上。

该推进区间内，除非坚硬顶板裂断高强度弯曲弹性能释放发生冲击，否则，工作面内部不会发生破坏性冲击地压。

3冲击地压事故的控制及相关信息基础
综合冲击地压分类研究的成果，可以清楚的看到，控制冲击地压实现的应力条件，是控制煤矿冲击地压发生的关键。

必须把采掘工作面推进过程中可能诱发
释放的弹性压缩能，限制在足以导致冲击性破坏发生的范围内。

为此，在考虑开采方案设计时，应当注意以下“防冲”的时空原则。

(1)严格杜绝在原始应力场的构造压缩应力带和采动应力场支承压力的高峰部位布置采煤巷道和推进工作面。

(2)最大限度的争取实现在已经历采动释放应力后稳定的“内应力场”(已经历采动破坏的岩层覆盖的重力场)
进和维护巷道。

保证按上述时间、空间原则进行开采方案设计的相关信息基础，包括：
经历构造运动破坏的原始应力场应力大小分布的的信息［4］。

不同开采程序和开采参数条件下支承压力大小分布及发展变化规律的信息。

上述信息必须针对具体的煤层条件和具体开采部位的实际采用
理论计算和实测推断相结合的方法确定。

绝对不能对不同开来条件的变化，一成不变的采用统一的经验数据。