冲击地压
冲击地压的原理及措施
冲击地压的原理及措施冲击地压是指在工程施工过程中，由于施工机械或人员的重量和振动而引起的地面沉降和地面变形。
冲击地压主要与施工机械或人员施加于地面的荷载大小、施工速度、地基土质性质和水分含量等因素有关。
冲击地压的原理如下：1. 荷载传递原理：当施工机械或人员施加在地面上的荷载超过地面的负荷承载能力时，地面会发生位移和变形，从而形成地面沉降和地面塌陷。
2. 振动传递原理：施工机械或人员的振动会引起地表的振动，从而导致下方地基土体的变形和位移，引发地面的沉降和塌陷。
为应对冲击地压问题，可以采取以下措施：1. 选择合适的施工机械：根据地基土质的不同，选择合适的施工机械，以减小对地面的荷载。
例如，在软弱地基上施工时，可以选择轻型机械或手动施工，以降低对地基土体的影响。
2. 控制施工速度：控制施工机械或人员的施工速度，将荷载施加在地面上的时间减至最短，减小对地基土体的持续作用。
3. 土壤改良：对于地基土质较差的地区，可以采取土壤改良措施，增加土壤的承载能力和稳定性。
常见的土壤改良方法包括灌注桩、加固土壤等。
4. 水分控制：地基土壤的含水率会对地面沉降和塌陷产生重要影响。
因此，在施工前应进行必要的水分控制，以防止地基土壤的水分含量过高或过低，从而减小地面的沉降和塌陷风险。
5. 监测与预警：对施工区域进行实时监测，及时了解地面的位移和变形情况，一旦出现异常，及时采取措施进行补救和预警。
除了上述措施，还需注意施工过程中的环境保护，避免对周边地下水、地下管线等环境资源造成破坏。
同时，施工单位应制定详细的施工方案，并严格按照相关规范和标准进行操作，以确保工程的质量和安全。
总之，针对冲击地压问题，需通过合理选择施工机械、控制施工速度、土壤改良、水分控制、监测与预警等措施的综合应用，减小地面沉降和地面塌陷的风险，确保工程的安全与稳定性。
第十二章煤矿冲击地压
•
②监测过程
•
顶板动态法监测冲击地压的过程如下：坚硬顶板运动→造成应力
转移（与顶板运动有关）→采用动态法预测顶板断裂的规律→预测冲
击地压危险。
•
通常采用位移计在超前顺槽内布置测点，监测顶板的运动规律及
支承压力的分布规律。在运输巷与回风巷安装，间隔距离为5.0m，监
测区域为超前顺槽50.0m范围。
•
L
LH LM
L —几何相似比； LH , LM —分别为实体和模型的线性尺寸。
（2）模型与原形的运动相似 要求模拟与实体所有各对应点的运动情况相似，即要求各对应 点的速度、加速度、运动时间等都成一定比例。所以，要求时 间比为常数，即：
的时间是冲击地压预测的关键。
•
一般情况下，岩层沉降速度愈小，推进的面积愈大，断裂运动产
生的冲击和压出煤的强度愈高；下位基本顶岩梁相对稳定的步距愈大，
发生冲击地压的强度愈高。因此，采用顶板动态法监测冲击地压是比
较有效的。作面推进到煤壁上应力达到煤体破坏强度（开始形成内
应力场）的部位起，到随工作面推进，煤层上支承压力继续增加，内
二、冲击地压的预测方法
• （一）顶板动态法
•
顶板动态的前兆主要是通过监测顶板的运动状态、支承压力显
现范围及峰值位置来预测冲击危险。
•
冲击地压一般发生在坚硬的顶板条件下，坚硬顶板运动往往是诱
发冲击地压的主要因素之一。顶板的急速下深或突然断裂，会引起震
动，都有可能诱发冲地地压。因此，坚硬顶板悬露的面积、断裂运动
钻粉率法是在高应力带，打钻孔时取出的煤粉量V1与正常 的排粉量V2之比，作为冲击倾向变的指标，也称钻粉率指数 K。它也可用煤量体积比或重量比表示：K=V1／V2
冲击地压
冲击地压（岩爆）是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的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
根据原岩（煤）体应力状态不同，冲击地压可分为3类：重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。
冲击地压的特点：（1)一般没有明显的预兆，难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度；（2）发生过程短暂，伴随巨大声响和强烈震动；（3）破坏性很大，有时出现人员伤亡。
2.冲击地压的预测方法目前，冲击地压的预测方法主要有以下几种：（1）钻屑法。
钻屑法是通过在煤体中打小直径（42^50～）钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律以及钻孔过程中的动力现象鉴别冲击危险的一种方法，目前在我国应用较普遍。
钻屑法是我国《煤矿安全规程》规定采用的冲击危险程度监测和解危措施效果检验的主要方法。
（2）声发射和微震监测方法。
声发射监测的过程主要是对冲击地压前兆信息的统计，冲击危险的判别依据是能率、事件频度及其变化规律，单个声发射事件的幅度、延续时间、频率等参数作为判别冲击危险的参考指标。
（3）综合指数法。
综合指数法是在进行采掘工作前，首先分析影响冲击地压发生的主要地质和开采技术因素，在此基础上确定各个因素对冲击地压的影响程度及其冲击危险指数，然后综合评定冲击地压危险状态的一种区域预测方法。
3.冲击地压的防治措施根据发生冲击地压的成因和机理，防治措施分为两大类：一类是防范措施；另一类是解危措施。
（1)防范措施。
防范措施主要包括：预留开采保护层；尽量少留煤柱和避免孤岛开采；尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中；回采巷道采用大断面掘进；尽可能避免巷道多处交叉；加强顶板控制；确定合理的开采程序；煤层预注水，以降低煤体的弹性和强度；等等。
（2)解危措施。
冲击地压解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。
二、实时监控，超前预防。
该矿为准确预测预报冲击地压灾害，引进波兰防治冲击地压技术，在全国首家建成投用了矿井冲击地压危险区域定位系统。
冲击地压及防治技术培训
冲击地压及防治技术培训兴隆庄煤矿冲击地压及防治技术培训本培训共分为六讲第一讲冲击地压概述第二讲冲击地压发生的机理第三讲冲击地压的影响因素第四讲冲击地压预测方法第五讲冲击地压防治措施1 冲击地压概述1.2 冲击地压的显现特征（1）突发性：冲击地压发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，难以确定发生的时间、地点的强度。
（2）多样性：一般表现为煤爆（煤壁爆裂、小块抛射）、浅部冲击和深部冲击。
最常见的是煤层冲击，也有顶板冲击和底板冲击，少数矿井发生岩爆。
（3）破坏性：往往造成煤壁片帮、顶板可能有瞬间明显下沉；有时底板突然鼓起甚至接顶；常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出，堵塞巷道，破坏支架；从后果来看冲击地压往往造成人员伤亡和巨大的生产损失。
（4）复杂性：在自然地质条件上，除褐煤以外的各种煤种都记录到冲击现象，采深从200～1000m，各种地质条件都发生过冲击地压。
在生产技术条件上，各种采煤方法都出现了冲击类型：第一类：底板冲击（鼓起）型：东滩矿42轨3#提（两次修复）、43上07轨顺、143上06（西）工作面；第二类：顶板冲击（下沉）型：东滩矿43上04（北）工作面运顺、济三矿6300工作面辅助顺槽，东滩矿4305工作面切眼导硐；该类冲击具有顶板活动诱发冲击的特点。
第三类：巷帮冲击型：济三矿6303工作面辅助顺槽；北京：门头沟煤矿是我国冲击地压最严重的矿井之一，现在是木城涧、大安山矿和房山矿具有冲击危险。
黑龙江：鸡西、鹤岗。
辽宁：抚顺矿务局，胜利矿为最早，而龙凤矿最为严重，现在是老虎台矿较严重。
阜新（五龙、孙家湾）、北票（台吉、冠山）。
开滦：唐山矿，开滦矿务局唐山矿的冲击地压大多发生在两面或三面临空的半岛形或孤岛形煤柱中。
徐州矿务局，三河尖矿为“三硬”矿区，冲击地压危害较严重。
旗山矿与权台矿同属“三软”矿井，事实上这两个矿都曾发生了较为严重的冲击地压事故。
四川：砚台、天池。
山西：大同。
山东省从1960年到2004年共在13个矿井发生231次冲击地压、死亡25人，重伤46人。
煤矿开采中的冲击地压与支护措施
加强支护施工管理
总结词
加强施工过程中的质量监控和安全管理，确 保支护施工质量和安全。
详细描述
支护施工是矿井安全的重要保障，因此应加 强施工过程中的质量监控和安全管理。通过 建立完善的施工管理制度、加强技术培训和 安全教育、实施质量责任制等方式，确保支 护施工质量和安全。同时，应加强施工现场 的监测和维护，及时发现和处理潜在的安全
分布状态。
地质构造影响
断层、褶皱等地质构造对岩体的 应力分布有显著影响，容易形成 应力集中区域，增加发生冲击地
压的风险。
煤岩体性质
煤岩体的物理力学性质、结构特 征和含水率等也是影响冲击地压
发生的重要因素。
2023
PART 02
冲击地压的危害
REPORTING
对人员安全的危害
人员伤亡
冲击地压可能导致顶板垮落、煤 块飞溅，对现场作业人员造成直 接伤害。
，成功避免了人员时释放高压气体、增加支护强度等
措施。
经验总结
03
科学合理的应对措施和团队协作是成功应对冲击地压的关键。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
某矿支护失效案例分析
事故经过
某矿在巷道掘进过程中，支护结构突然失效，造成巷道变形和坍 塌。
原因分析
支护设计不合理，材料强度不足，施工质量控制不严格。
教训总结
应加强支护设计和施工质量控制，确保支护结构的稳定性和可靠 性。
某矿成功应对冲击地压的案例
案例概述
01
某矿在开采过程中遭遇冲击地压，但通过科学合理的应对措施
心理压力
频繁或严重的冲击地压可能给矿 工带来心理压力，影响工作积极 性和效率。
冲击地压
2、微震法 煤和围岩在受力变形和破坏过程中，会发生破裂震动， 从震源传出震波或声波，当震波或声波的强度和频率达 到一定数值时，会出现煤岩体的突然破坏，发生冲击地 压。煤岩体内的震动波可以被安设在煤体内的探测仪器 （拾振器）所接收，经放大并记录下来。 微震法是通过记录采矿震动的能量、确定和分析震 动的方向以及对震中定位来评价和预测冲击地压。 微震法就是利用井下拾震仪站接收的直达P波起始 点的时间差，在特定的波速场条件下进行二维或三维定 位，以判定破坏地点，同时利用震相持续时间计算所释
2.6～3.0 ≥3.0
二、冲击地压的发生机理
冲击地压发生的根本原因是强度比较高的煤（岩）层，受 构造运动和开采形成的高强度应力集中。 1、冲击地压发生的影响因素 冲击地压的影响因素包括地质因素和开采技术因素。 地质因素主要包括开采深度、地质构造、煤岩结构和 力学特性。 （1）开采深度的加大使煤体的应力增加，煤体变形和 积聚的弹性潜能增大，一般在达到冲击地压临界深度时发 生冲击地压。 （2）地质构造如褶皱、断裂、煤层倾角及厚度突然变 化等也影响冲击地压的发生。一般在褶曲和断层区域易于
冲击地压及其监测 方法
一、冲击地压的特征及分类 二、冲击地压的发生机理 三、冲击地压的监测方法
一、冲击地压的特征及分类
冲击地压现象是矿山压力显现的一种特殊形式， 可以描述为：矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤 （岩）变形能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩 震动和挤出的现象。 1、冲击地压发生的地点及主要特征： （1）冲击地压的发生于地质构造有密切的关系，往 往发生在褶皱、断层及煤层变异性突出的部位主要受构 造应力的控制。 （2）发生冲击地压的煤层顶板往往具有坚硬的岩层， 这种岩层聚集高强度的变形能，是发生冲击地压的主要 驱动能量。 （3）发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体 抛出为主要特征，将巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间。
冲击地压简介
冲击地压，也称为岩爆，是矿山开采中一种极具破坏性的动力现象。
它是由于岩石体内应力的瞬间释放而导致的突发性、猛烈的岩石破裂和弹射。
一、冲击地压的产生原因冲击地压的产生原因较为复杂，但主要可以归结为以下几点：地质因素：岩石的物理性质、结构构造和应力状态是决定冲击地压发生的基本因素。
某些岩石，如硬岩和脆性岩石，由于其强度高、弹性大，容易积蓄大量的弹性变形能，当这些能量超过岩石的强度极限时，就会发生冲击地压。
开采因素：开采深度、开采方法、开采顺序等都会影响冲击地压的发生。
随着开采深度的增加，岩石的应力状态变得更加复杂，发生冲击地压的可能性也随之增大。
环境因素：地震、爆破等外部动力因素也可能诱发冲击地压。
二、冲击地压的危害冲击地压的危害是多方面的，主要体现在以下几个方面：人员伤亡：冲击地压发生时，岩石的瞬间破裂和弹射会对人员造成严重的伤害，甚至死亡。
设备损坏：冲击地压产生的强烈震动和冲击波会对周围的设备、设施造成损坏，影响正常的生产活动。
生产中断：冲击地压发生后，往往需要对现场进行清理和修复，这将导致生产中断，给企业带来巨大的经济损失。
安全隐患：冲击地压的发生可能会引发其他的安全隐患，如瓦斯突出、火灾等，进一步加剧灾害的严重性。
三、国内外安全事故1)辽宁阜新孙家湾煤矿冲击地压事故辽宁阜新孙家湾煤矿的冲击地压事故是近年来国内最为严重的矿山灾害之一。
该事故发生在阜新矿业（集团）有限责任公司孙家湾煤矿海州立井，事故共造成214人死亡，30人重伤，直接经济损失4968.9万元。
这起冲击地压事故给采矿带来的具体危害包括：工程体破坏：冲击地压发生时，巷道的支架被强大的冲击力摧毁，大量的煤和岩石涌入巷道，导致巷道堵塞。
这不仅使救援工作变得异常困难，也给后续的清理和修复工作带来了巨大的挑战。
设备损坏：冲击地压产生的强烈震动导致矿井内的通风、排水、提升等设备受到严重损坏，很多设备无法继续使用。
这不仅影响了矿山的正常生产，也给企业的经济效益带来了巨大的损失。
冲击地压
岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
岩爆,轻微的岩爆仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的可测到4.6级的震级，烈度达7一8度，使地面建筑遭受破坏，并伴有很大的声响。
岩爆可瞬间突然发生，也可以持续几天到几个月。
发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性，在这种条件下，一旦由于地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态，岩体中积聚的能量导致岩石破坏，并将破碎岩石抛出。
发生条件：在硬脆岩体高地应力地区，硐室开挖过程中发生岩爆。
发生原因：围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。
防治措施：应力解除、注水软化和使用锚栓-钢丝网-混凝土防爆支护等。
岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程失稳现象。
岩爆-简介岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。
发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。
这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。
预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。
[1]岩爆-产生的条件1．近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；2．围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小; 3．埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；4．地下水较少，岩体干燥; 5．开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.10 组织人力应对变化
对巷道变形严重，矿压显现明显的巷道积极组织人力进 行套修或清卧，保证通风、行人、运输的要求
三、结论
T1391工作面区域在冲击地压防治工作中取得显著效果， 其中使用钻孔卸压，爆破卸压，注水卸压效果明显，取得 了不错的成效，其次在严格执行冲击地压工作面管理制度 方面也在不断的研究和探索，为以后边角煤柱的开采提供 了宝贵经验，值得推广和借鉴。
二、冲击地压防治技术的应用
唐山矿业分公司T1391工作面区域平行布置两个综放工 作面，采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法进行回采， 通过采取危险区域划分、十字布桩观测、顶板离层仪观测、 钻屑法监测、电磁辐射法监测、钻孔卸压、卸压爆破、注 水卸压等综合冲击地压防治技术、制定专项安全技术措施， 冲击地压工作面管理，顺利实现了T1391工作面区域安全 回采。
一、工作面位置
T1391工作面位于铁一区东部，为8、9合区煤层工作面， 开采深度-680～-780m，工作面北邻8060斜井；西邻 T1392工作面采空区；南部至T1390底边眼；东部至T2292、 T2293、T2294采空工作面，上方为已采空的T1351、 T1352和T1353工作面，以回采完毕。
2.2 十字布桩观测巷道围岩变形
在T1391工作面轨巷道分别布置十字布桩观测巷道围岩 变形。每隔50m设置一组“十字布桩”巷道围岩变形观测 点，设专人定期收集数据，进行数据分析处理，观测巷道 变形规律。 下图为十字布桩示意图。
2.3 钻屑法预测冲击危险性 对T1391工作面的危险区域进行钻孔煤粉量，根据煤粉
2.1 回采期间危险区域的划分
根据冲击地压影响因素主要为工作面煤层上方约40m处 得5煤层残留煤柱、采空侧压、工作面水平方向密集巷道 群、煤柱两侧应力叠相互影响、工作面见方、停采线支承 压力和断层等 。将此区域划分为A~I九个不同等级的危险 区域。
其中F区域具有微小冲击地压危险，A、C、D、G区域 具有较小冲击地压危险；B、E、H、I区域具有较大冲击地 压危险。
量大小判断其危险性，同时依据钻孔钻进过程的微冲击现 象和卡钻、吸钻等微冲击现象，进行冲击危险判定。 （1）监测区域 在所划分的冲击地压危险区域进行钻屑法监测，监测其钻 屑量。 （2）监测参数 钻孔直径42.0mm，孔深7.0m，间距6.0m，孔距底板1.2m 左右，单排布置，钻孔方向为水平垂直巷帮，主要监测钻 孔的钻屑量，单位升或公斤，另外还需记录卡钻、孔内冲 击等情况。
2.8 加强巷道压力变化观测
在T1391大、小面溜子道风道 、T2290板边眼、T1390 板边眼等有发生冲击地压危险的区域每隔20m安装电子或 油压钻孔应力计，每个点班派专人观测应力计数值，发现 有异常变化立即汇报，上井后建立好原始记录台账。
2.9 严格执行冲击地压工作面的管理措施 1、巷道范围内的所有开关、电门、机电设备、备件、物 料等使用40型大链或Ø18.5mm以上钢丝绳爪与拱形支架 棚腿连接进行固定 2、拱形支架卡缆处使用金属网或旧皮带将拱形支架上顶 及两帮卡缆螺丝遮挡好，卡缆螺丝缺失要及时补齐，崩卡、 单卡、缺卡缆地点要及时修整或添加，确保拱形支架支护 安全可靠。 3、对巷道内变形的拱形支架及时打单体柱进行临时性支 护，并使用10#铅丝拴好防倒绳，如拱形支架变形严重及 时采取套修的方法进行加固巷道，巷道套修施工另制定安 全技术措施。
2.4 电辐射测区布置监测巷道压来临 时间段、工作面超前支承压力峰值区域进行电磁辐射法监 测。
每隔20m设置一个监测点进行监测。
2.5 钻孔卸压释放地应力集中的能量
在所划分的冲击地压危险区域每隔3m使用气动钻机打 一个卸压钻孔，孔深8m。每一个钻孔周围形成一定的破碎 区，当这些破碎区互相接近后，便能使煤层破裂卸压 。
2.6 卸压爆破
在所划分的冲击地压危险区域进行卸压爆破，并在 T1391大、小面交错保护煤柱区域集中爆破，每隔5m布置 一个爆破孔，孔深6~8m。每周一、三、五进行集中放炮 卸压，达到防治冲击地压的目的。
2.7 煤层注水卸压
利用压力水的物理化学作用，改变煤的物理力学性质， 减弱或者消除冲击危险在所划分的冲击地压危险区域进行 煤体注水不仅能消除或减缓冲击地压威胁，而且可起到消 尘、降温，改善劳动条件的作用。