YF-ED-J6042
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冲击地压预测与控制体系
实用版
Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.
（示范文稿）
二零XX年XX月XX日
冲击地压预测与控制体系实用版
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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采掘工作面，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[1,2]。

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）中掘进和维护巷道。

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：
(1)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]。

(2)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。

在有可能发生冲击地压的工作面，应当采取下列措施控制事故的灾害。

1)采用“井下岩层动态观测研究方法”（必要时再以“钻孔应力分析”），在取得下列相关信息的基础上，实现对冲击地压可能的时间、地点和强度的预测和预报。

①支承压力分布、特别是“内应力场”范围支承压力高峰随采场推进扩展规律‘以此推断可能发生冲击地压的起点、终点（有足够的“内应力场”宽度作为缓冲区）位置以及危险区的全长。

推断超前巷道中可能发生冲击性破
坏的范围。

②老顶裂断来压的规律包括老顶下位岩梁、上位岩梁以及有弯曲弹性能释放威力的坚硬顶板裂断的时间、位置及相应的工作面推进步距等信息。

以此作为预测预报顶板裂断诱发冲击地压发生时间、地点以及可能强度的依据。

实践证明，老顶裂断是诱发回采工作面冲击地压的主动力。

2)在预计发生高强度冲击地压危险的地点，采取降低储存的弹性能和诱发能量等措施，力争把冲击破坏的范围减少到最低限度。

3)在有承受冲击地压破坏的工作面和巷道中采用正确的支护方式维护工作空间的安全。

例如回采工作面必须采用稳定的可缩性支护，绝对避免采用木棚等不稳定的支护方式。

有冲
击破坏危险的巷道应以实护顶，护帮要求的锚网支护。

4结论
(1)冲击地压是与应力条件直接相关的事故，其应力条件的实现都是一定采动条件下岩层运动和破坏的结果。

(2)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。

(3)冲击地压事故预测和控制决策体系建设的研究成果是：以控制事故发生的岩层运动条件和应力场应力大小分布条件为核心，在深入揭示不同采动条件下的岩层运动和应力场应力大小分布关系，并取得相应信息基础上，通过
优选采动条件（开采方案）实现事故控制的目标。