对冲击地压及其机理的思考与再认识
对冲击地压及其机理的思考与再认识
对冲击地压及其机理的思考与再认识冲击地压是指由于爆炸、地震或其他外界力量作用于地面上的压力，引起土壤或岩石震动、位移或破坏的现象。
在工程实践中，冲击地压是一个重要的工程问题，它对土壤结构的稳定性和工程设施的安全性都有重要影响。
因此，对冲击地压的机理进行深入思考和再认识，对于工程设计和施工具有重要的指导意义。
首先，冲击地压的机理是复杂而多样的。
其产生的原因主要有以下几点：1.爆炸冲击：爆炸是一种能量突然释放的过程，爆炸波在传播过程中产生的突然增大的压力作用于地面上的土壤或岩石，形成冲击地压。
爆炸冲击地压的特点是瞬间性强，产生的压力和能量都非常大。
2.地震冲击：地震是地下岩石的断裂和滑动导致的，地震波传播时产生的振动效应作用于地面上的土壤或岩石。
地震冲击地压的特点是频率较低，振动时间较长，但产生的位移量较大。
3.冲击物体撞击：当高速移动的物体撞击到地面时，物体的动能将转化为地面上的冲击力，引起土壤或岩石的震动和位移。
撞击冲击地压的特点是造成的冲击力具有较大的局部性，能够引起局部土壤或岩石的破坏。
其次，冲击地压的机理还与地面上的土壤或岩石的特性有关。
土壤和岩石的物理性质和力学特性对冲击地压的传播和作用起着重要的影响。
例如，土壤的密实度、湿度和粒度分布等因素都会影响冲击地压的传递路径和作用效果。
岩石的岩性、结构和应力状态也会对冲击地压产生影响。
因此，在进行冲击地压的研究和分析时，必须考虑土壤或岩石的物理特性和力学行为。
此外，冲击地压对土壤结构和工程设施的影响是多方面的。
冲击地压会引起土壤或岩石的位移和变形，导致地面沉降、裂缝和塌陷等问题。
对于土壤结构，冲击地压的作用可能导致结构的倾斜、变形和损坏，甚至引发结构的倒塌。
对于工程设施，冲击地压会对地下管线、桥梁、隧道等建筑物造成破坏，危及工程的正常运行和使用。
最后，冲击地压对工程设计和施工的应对措施也需要进行深入思考和再认识。
在工程设计中，应根据冲击地压的机理和特点，进行合理的地质勘察和土壤力学分析，预测和评估可能产生的冲击地压的影响。
冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾透明解析
冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾透明解析冲击地压是煤矿等地下工程中常见的地质灾害，其突发性、不可预测性和巨大破坏性给工程安全带来了严重威胁。
近年来，随着地下工程规模的不断扩大和开采深度的增加，冲击地压灾害的发生频率和破坏程度呈上升趋势，因此，深入研究冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾机制，对于预防和控制冲击压灾害具有重要意义。
一、冲击地压灾变动力学机理冲击地压灾变动力学机理是指在地应力、岩石力学性质、开采条件等多种因素共同作用下，岩体内部应力场、能量场和破坏场发生演化，最终导致岩体失稳破坏的过程。
该过程涉及复杂的物理、化学和力学过程，主要包括应力积聚、能量释放和破坏传播三个阶段。
应力积聚阶段：在地下工程中，由于岩体受到自重应力、构造应力、采动应力等多种应力的作用，会在岩体内部形成应力集中区。
当应力集中区的应力超过岩体的强度极限时，岩体就会发生破坏，形成微裂纹和裂隙。
这些微裂纹和裂隙的存在为应力的进一步积聚提供了条件，使得应力集中区的范围不断扩大。
能量释放阶段：当岩体内部的应力达到一定程度时，岩体就会发生弹性变形和塑性变形，从而积聚大量的弹性能和塑性能。
当这些能量积累到一定程度时，就会以突然释放的形式表现出来，形成冲击波和震动波，对周围岩体造成破坏。
破坏传播阶段：冲击波和震动波在岩体中传播时，会对周围岩体造成扰动和破坏，使得破坏范围不断扩大。
同时，破坏产生的碎片和粉尘也会随着冲击波和震动波的传播而扩散，对周围环境造成污染和危害。
二、多场耦合致灾机制冲击地压灾变过程中，应力场、温度场、渗流场等多场之间相互作用、相互影响，形成了复杂的耦合关系。
这些耦合关系的存在使得冲击地压灾变过程更加复杂和难以预测。
应力场与温度场的耦合：在地下工程中，岩体的温度受到地温、开采活动等多种因素的影响。
当岩体受到应力作用时，会产生热量并导致温度升高。
同时，温度的升高又会影响岩体的力学性质和应力分布，从而进一步影响应力场的演化。
对冲击地压及其机理的思考与再认识
神华新疆宽沟矿
2 E E C C /2
E E d d0R
采场冲击地压启动的能量判据为： 顶板断裂动载荷Ed对应力峰值区X0的扰动：
E 静 E 动 E C 0
冲击地压启动理论的提出
冲击地压启动理论：
1 冲击地压发生是一个动力学过程，依次经历冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现三个阶段；
2 采动围岩近场集中静载荷的积聚是冲击启动的内因，远场集中动载荷对静载荷的扰动、加载 是冲击启动的外因；
国家重点基础研究发展计划（973）项目(2019CB226806)资助 国家自然科学基金青年基金项目（51204097）资助
2019 全国岩石动力学会议
对冲击地压及其机理的思考与再认识
冲击地压研究室：潘俊锋
天地科技股份有限公司开采设计事业部 （煤炭科学研究总院开采设计研究分院） 2019年10月
提 纲
（2）集中动载荷型冲击地压启动能量判据
B
巷道
B B N
集中动载荷
q
采空区
pu D F N O
集中静载荷
N
集中动载荷型冲击地压发生力学模型
煤壁应力峰值点积聚弹性能计算为：
X0处煤体破坏所需最小能量EC
2 2 2 [ σσσ μ σ σσ σσ σ ] 1 2 3 2 1 2 1 3 32 E 0 2 E
冲击过程之三：冲击地压显现
冲击地压发生过程一般就几十秒的时间。我们 看到的往往是冲击地压发生后，显现的状态，是一 个结果，表现为人员伤亡、设备损坏、巷道破坏等， 为此，我们这种冲击地压发生后的结果性状态定义 为冲击地压显现。
冲击过程之一：冲击启动
无论倾向还 是走向定位， 震源和冲击 地压显现不 是同一位置， 一定存在一 个冲击启动 区。
论述煤矿冲击地压发生机理与防治技术
论述煤矿冲击地压发生机理与防治技术前言煤矿属高危行业，受水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害威胁十分严重，近年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，冲击地压的显现不断发生，这种自然灾害一旦发生，给人身安全造成极大威胁，威胁着职工人身安全和矿井安全生产的长治久安。
为了掌握冲击地压发生机理与防治技术，保障矿井安全，在管理上、技术上、装备上采取针对性的措施，实现煤矿安全生产长治久安，提高经济效益有十分重要的意义。
一、冲击地压的概念、特征、类型1、冲击地压的概念冲击地压是采场周围的煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突变、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象，它具有极大的破坏性。
冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。
2、冲击地压的特征（1）暴力性：直接将煤岩动力抛向巷道、工作面，引起强烈的震动，产生强烈的响声，造成煤岩体破断。
（2）突发性：无预兆，过程短暂，持续时间几秒到十几秒，难于预报发生的时间、地点和强度。
（3）破坏性：大量煤岩体抛出，堵塞巷道，破坏支架，造成惨重的人员伤亡和财产损失。
（4）震动性：像爆炸引起强烈震动，使重型设备发生位移，人员弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至十几公里，地面有地震的感觉。
3、冲击地压的类型（1）压力（煤柱）型：煤柱在高压力作用下，由于采场周围煤岩体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。
（2）冲击型：由于煤层顶、底板岩石坚硬且较厚，岩层的突然破断或滑移造成采场周围煤岩体冲击破坏。
（3）复合（压力型和冲击型）型。
二、影响冲击地压发生的原因及因素（1）自然地质因素：主要包括受采深、地质构造及煤岩结构和力学影响一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。
临界深度值随条件不同而异，一般大于200m。
总的趋势是随采深度增加，冲击危险性增加。
这主要是由于随采深增加，原岩应力增大缘故。
地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。
分析冲击地压防治关键理论与技术
分析冲击地压防治关键理论与技术一、冲击地压防治理论冲击地压的发生机理至今没有一套成熟完善的理论研究机理，导致了冲击地压防治难度的增大，防治过程中存在一定的盲目性。
矿井在对于冲击地压灾害的认识上存在两种极端：第一种是不重视冲击地压的防治，对其采取不治理态度。
第二种是全面治理，建立多种防治体系，管理混乱，没有针对性，资金投入增大却效率低下。
结合最新的理论研究及实际的防治效果，本文总结出如下几个冲击地压防治理论。
1.1确定冲击地压与矿震之间的关系矿震主要是指受到矿区内岩层断裂、构造活化与矿柱破碎以及采动塌陷等的影响，使得矿区内出现震动的现象。
而冲击低压则主要是指巷道四周与采场承压变形、破坏而产生的一种灾害。
而冲击低压与矿震之间互为因果关系，冲击低压可能会引发矿震，而矿震也可能会导致冲击低压，因此，二者之间的关系需要人们注意。
还有一种微震现象是受到金属矿开采作业的影响而导致围岩被破坏而出现位移的现象。
由此可知，对于防治原发性矿震的难度极大，而防治巷道与采场等的冲击低压灾害则相对较为容易。
因此，工作人员必须能够明确区分冲击低压与矿震之间的关系，只有这样才能够制定合理的工作方案。
1.2应用“上盘岩层空间结构理论”对动力灾害区域进行划定、预判矿井进行深部开采时，影响采场应力分布的岩层范围超出了基本顶和直接顶的范围，此时需要用到上覆岩层的空间结构理论来对采场周围的应力分布进行分析研究。
岩层的多层结构往往诱发多次的矿震和冲击。
1.3采用“水平应力突变理论”预测矿震及其诱发型冲击地压当顶板中存在坚硬厚岩层时，容易发生矿震及其诱发的冲击地压灾害，而这类灾害的预测是比较困难的。
基于厚层坚硬岩层中水平应力突变、水平应力超过岩层强度作为判据，可以估计矿震发生的位置。
通过在兖矿集团南屯、鲍店等金属矿进行试验，具有较好的实用价值。
矿震诱发冲击地压的主要原因是关键岩层中水平应力突变引起围岩中垂直应力突变。
根据矿震诱发冲击地压的力学机理，可以对矿震发生的位置和强度进行预测，并圈定动力灾害危险区，采用关键部位断顶和在金属层中打大直径卸压孔等措施，防止“震—冲”型动力灾害的发生。
阐述煤矿冲击地压发生机理与防治措施
阐述煤矿冲击地压发生机理与防治措施1 煤矿冲击地压的特征1.1 突发性煤矿冲击地压在发生之前都没有明显的征兆，整个过程也十分短暂，一般会持续在几秒到十几秒，短暂的冲击往往会带来巨大的经济损失和人员伤亡。
1.2 多样性煤矿冲击地压一般可以分为煤爆、浅部冲击和深部冲击三种，不同的冲击方式会对煤矿造成不同程度的危害。
煤爆会破坏煤壁，在爆裂的过程中还会出现煤岩块随能量一同喷出煤岩体的现象；浅部冲击大部分会发生在煤壁上，其能量释放较大，破坏较严重；深部冲击主要发生在煤矿的深处，往往释放出的能量巨大，会给采掘巷道造成致命的打击。
1.3 破坏性冲击地压会出现顶板下沉、支架受损、设备移动以及巷道堵塞的情况，不仅会直接影响到煤矿的正常工作，更严重的是会危害到工作人员的生命安全。
1.4 复杂性不同的开采深度，地质结构、煤层厚度以及倾斜角度等都有所不同，这给实际的采煤工作带来很大的难度。
顶板的砂、石灰岩都能引发冲击地压，水采、炮采、普采以及综采各种采煤工艺都会给煤矿的岩石结构造成影响，使岩石的内部结构应力集中释放而发生冲击地压，给矿井造成巨大的危害。
2 煤矿冲击地压的发生机理分析2.1 开采条件以及围岩结构煤矿冲击地压发生机理的原因多种多样，地质条件、开采条件以及围岩结构等都会产生直接的作用，具体的原因可以分为以下三种：2.1.1 煤矿开采的深度过大。
随着矿井服务年限的增加，采煤的深度也在不断增加，一般发生冲击地压的地点在距地面800m以下，过大的深度会加大煤岩体的荷载，在开采的过程中巷道周围煤岩体要承受过大的压力，一旦压力超过岩体或煤体所能承载的弹性极限，很容易在瞬间发生能量释放，最终发生冲击地压。
煤矿的坚硬顶板一般会有26m的砂质泥岩，顶上为24m的坚硬砾岩层，为了支撑顶板的压力，需要在煤矿的底部设置底板，但是大部分是没有支护的煤层。
图中的顶板条件很容易引起冲击地压，发生冲击地压之后工作面会出现顶板变形、弹性积累以及压力释放的情况。
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨长期以来，煤矿冲击地压一直是煤矿开采主要灾害之一。
随着我国煤矿产业的不断发展与能源需求的不断加大，煤矿井下开采超千米的矿井逐步增加，在保障能源使用的同时，也增加了冲击地压形成的机率。
基于此，本文对煤矿冲击地压的产生机理进行阐述，并对防治措施进行深入的探讨，以增加对冲击地压的预防与处置能力，为煤矿产业的安全生产提供保证。
标签：煤矿冲击地压；机理；防治冲击地压是煤矿开采行业面临的主要威胁之一，它是一种矿山的动力现象，会导致煤矿巷道发生变形和矿井支架损坏，甚至导致矿井的损毁和人员的伤亡[1]。
因此，对于煤矿开采过程中冲击地压的形成机理研究，以及对其防治措施的探讨尤为必要，也是煤矿行业在未来发展中最重要的安全举措。
1 煤矿冲击地压的形成机理1.1 强度理论强度理论中认为，煤矿矿山在未进行开采之前，煤层处于坚硬的岩层夹持之下，这种夹持力会在煤层中产生高压及高弹性，使能量大量集中于煤层壁区域，并保持相对力的平衡。
而随着煤矿开采深度的增加，煤层所受的夹持力也不断发生变化，其应力也随之加大，伴随煤矿开采作业的持续推进，逐步打破了其所承受力量的平衡，使煤岩向采空区域变形与挤压，从而形成冲击地压。
1.2 能量理论煤矿矿山中由于受引力、重力等因素的影响，其内部存在着复杂且巨大的能量。
当煤矿开采作业进行到一定的程度时，会打破煤矿地质中的能量平衡，使煤层释放出大量的能量，并呈现于矿井采空区域，从而引发冲击地压。
能量理论将煤矿冲击地压与能量进行联系，并在两者间建立起相对平衡关系。
1.3 冲击倾向理论冲击地压形成的前提是具有冲击倾向性的煤体，煤体应变所释放的空间成为了冲压地压发生的必要条件。
有研究表明，煤体冲击倾向判断指标包括冲击能量指数、弹性能指数、煤样产生动态破坏的时间等，并根据不同的类型进行分类，当实际冲击倾向大于其极限值时，煤体产生冲击地压的风险将会不断增加。
2 煤矿冲击地压的监测技术2.1 围岩变形监测技术由于煤矿开采的纵深推进，会逐步导致其巷道产生大量移动和变形，最突出的表现是煤层顶板出现下移，致使矿井内通风、运输及行人造成显著的影响。
浅谈煤矿冲击地压的机理及防治措施
浅谈煤矿冲击地压的机理及防治措施摘要：煤矿冲击地压是一种矿井动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式，已成为一个世界性的灾害。
本文主要从冲击地压的显现特征、机理、预测方法、治理措施几个方面进行了论述。
关键词：煤矿冲击地压、显现特征、机理、预测方法、治理措施1 引言煤矿冲击地压属于矿井动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式，是指在一定条件的高地应力作用下，井巷或回采工作面周围的煤体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的动力现象，常伴随有巨大的声响、煤体被抛向采掘空间和气浪等。
它往往造成采掘空间的变形、采掘空间中支护设备的破坏，亦可能还会引发其它矿井灾害，尤其是瓦斯煤尘爆炸、火灾以及水灾、破坏通风系统，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震[1～5]。
2 我国煤矿冲击地压显现特征（1）突发性：通常是突然发生的，发生前一般无明显前兆，冲击过程持续几秒到几十秒，难以事先准确确定发生地点、时间和强度；（2）瞬时震动性：过程急剧短暂，震动持续时间一般不超过几十秒，伴有巨大声响、强烈震动，重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动范围可达几千米甚至几十千米，地面有震感；（3）具大破坏性：顶板一般不冒落，可能瞬间明显下沉；底板可能突然开裂鼓起甚至接顶；常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎从煤壁抛出，堵塞巷道，损坏设备。
造成人员伤亡和巨大的经济损失；（4）复杂性：在自然地质条件上，除褐煤以外的各煤种，采深200m～1000m，煤层从薄到特厚，倾角从水平到急斜，地质构造从简单到复杂，顶板包括砂岩、灰岩等，都发生过冲击地压；在生产技术条件下，水采、炮采、普采和综采，全部垮落法或水力充填法等各种采煤工艺，长壁、短壁、巷柱、等各种采煤方法，都出现过冲击地压。
3 冲击地压成因的机理（1）强度理论：早前的强度理论着眼于煤岩体的破坏原因，近代强度理论则注重矿体--围岩力学系统极限平衡条件的分析和推断，具有代表性的是夹持煤体理论。
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B
q
B
pu
O` N` a V` C` F
pu
a D F` a A V C O N
A`
a D`
义马矿区千秋矿
XΩ0处煤体破坏所需最小能量EC
集中静载荷型冲击地压发生力学模型
EC C 2 / 2E
E静 EC 0
全煤巷道冲击地压启动的能量判据为：
P0
P0
冲击地压启动的两种类型
国家重点基础研究发展计划（973）项目(2010CB226806)资助 国家自然科学基金青年基金项目（51204097）资助
2013 全国岩石动力学会议
对冲击地压及其机理的思考与再认识
冲击地压研究室：潘俊锋
天地科技股份有限公司开采设计事业部 （煤炭科学研究总院开采设计研究分院） 2013年10月
提
constant
Pn
1 L nP 0 P0 2 2B
Pn
成果体现：半孤岛面全煤巷道底板冲击启动原理分析 [J]. 煤炭学报 2011,（2）；冲击地压危险性预评价与 实践[J].煤炭工程，2011（10）
2015/11/10
L P0 2B
0
Pn
1 L nP 0 P0 2 2B
20
n
深部集中静载荷型冲击地压分析
冲击过程之三：冲击地压显现
冲击地压发生过程一般就几十秒的时间。我们 看到的往往是冲击地压发生后，显现的状态，是一 个结果，表现为人员伤亡、设备损坏、巷道破坏等， 为此，我们这种冲击地压发生后的结果性状态定义 为冲击地压显现。
冲击过程之一：冲击启动
无论倾向还 是走向定位， 震源和冲击 地压显现不 是同一位置， 一定存在一 个冲击启动 区。
波、苏、联邦德国、中、日、 波、中、美 波、苏 苏、波 苏 苏 中、苏、波 波、美、中 中、波 中
大部分国家
目前的机理与实践脱节！
能量理论
Cook， 1965
刚度理论
Petukhov ， 1979
强度理论
冲击倾向
Wetokhe， Bieniawski， 1985 1981
三准则
失稳理论
……
三因素
强度弱化减冲
浅部集中动载荷型冲击地压分析 （埋深317m）
2015/11/10
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浅部集中动载荷型冲击地压分析
Pa P`a P0 P`a
Pa=nP0 P`a
Pa P`a P0
巷道
B B N
B
Pa P`a P0 P`a Pa=nP0
q
采空区
pu
采 空 区
O N C a V
工作面煤壁
A
a D
F N
O
N 2015/11/10
E静+ E动- EC = 44.84 +40-59.24=25.6>0。
浅部集中静载荷型冲击地压 （埋深371m）
冲击灾害发生巷道
远场集中动载荷源监测结果
高集中应力中掘进的巷道
巷道围岩集中静载荷研发监测结果
结 语
根据我的实践与思考总结出冲击地压防治的三个理念:
影响冲击地压发生的因素有几十种，并且煤矿开采最大的特 点就是条件一直在变，没有绝对相同的开采条件，也就没有绝 对成熟的防冲技术可以复制，抓住载荷源进行监测与处理以不 变应万变，才能沉着应对冲击地压灾害，将使得冲击地压“复 杂问题简单化”，这是防冲第1理念。 能量是守恒的，此消彼长，因此冲击地压防治，针对载荷 源宜疏不宜堵，“疏”是防冲的第2理念。 冲击地压监测手段有待改进，但防治方法不一定就需要创新， 一成不变的防治方案是不能防冲的，边研究边设计才是科学可 靠的防治思路，因此“精细化”研究是防冲的第3理念。 博客：/
问题：冲击地压防治“三步走”：
机理
预测
防治
冲击地压的“黑箱理论”
冲击地压传统的认识：一种矿山井巷或采场周围煤岩体，由于弹 性变形能的瞬间释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特 征的动力现象。摘自《煤矿安全规程》-----------黑箱认识！
开采、地质条件
输 入
冲击地压
灾 害！
输 出
新的机理以冲击过程为突破口！
一、煤矿冲击地压灾害现状
近年来我国煤矿冲击地压矿井数量快速增加 ，至2011年已有142座煤矿发生过冲击地压。
如何来有效防治冲击地压灾害？
预防方法名称
一、区域防范方法 1. 优化开拓布置 2. 解放层开采 3. 无煤柱开采 4. 预掘卸压巷 5. 宽巷掘进 6. 宽巷留柱法 7. 煤层注水 8. 高压水射流切槽 二、局部解危方法 1. 顶板深孔爆破 2. 煤层卸载爆破 3. 煤层高压注水 4. 大孔卸压法 5. 定向水力压裂法 6. 断底爆破法 7. 预掘卸压硐室 8. 煤层高压水力压裂 9. 底板切槽法 10.围岩支护法
2 采动围岩近场集中静载荷的积聚是冲击启动的内因，远场集中动载荷对静载荷的扰动、加载 是冲击启动的外因；
3 冲击启动区为应力极限平衡区，冲击启动的能量判据为 E静 E动 EC 0 。
17
解决了机理、监测与防治相脱节的问题！
应用一：
在冲击地压发生机理中的应用
2015/11/10
19
深部集中静载荷型冲击地压分析（780m）
主要应用国家
苏、波、联邦德国、 中、联邦德国、波、 苏、联邦德国、法、 中 苏、波 苏、法、中 俄、乌、中 中 波、苏、联邦德国、中、 波、中、美 波、苏 苏、波 苏 苏 中、苏、波 波、中 中、波 中
如何来预测冲击地压？
监测方法名称
一、岩石力学方法 1. 钻屑法 2. 煤岩体变形测量 3. 煤岩体应力测量 4. 地质构造形迹分析 5. 孔径（底）冲头挤压 法 6. 岩饼法 7. 地质动力区划法
（2）集中动载荷型冲击地压启动能量判据
B
巷道
B B N
集中动载荷
q
采空区
pu
O a V C
冲击启动区
A a D F N O
集中静载荷
N
集中动载荷型冲击地压发生力学模型
煤壁应力峰值点积聚弹性能计算为：
X0处煤体破坏所需最小能量EC
2 2 2 [σ1 σ2 σ3 2E
B
23
浅部集中动载荷型冲击地压分析
•
宽沟工作面超前支承压力峰值处于工作面前方13.9
～16.75 m处。集中系数平均为2.87。W1143工作面按埋
深折算自重应力为7.92 MPa，加上应力集中系数，峰值 为22.73 MPa，而实验室测得B4–1煤层单轴抗压强度平 均为28.80 MPa。 • 由式(6)计算得EC= 59.24 KJ/m3。可见，三次断裂 释放的能量均小于煤层动力破坏所需要的最小能量，工 作面下部14#～20#支架的区域由式(5)估算为E静=44.84 KJ/m3，与19：34微震事件能量叠加。由冲击启动理论
主要应用国家
苏、波、联邦德国、中、日、法、 中、联邦德国、波、法、匈、美、 日、中、美、匈 中 苏、波 苏、法、中 俄、乌、中
到底怎么监测？ 监测什么？？
二、地球物理方法 1. 微震监测 2. 流动地音法 3. 锤击波速法 4. 地电法 5. 地磁法 6. 重力法 7. 超声法 8. 地音法 9. 声发射法 10.电磁辐射法 三、经验类比分析法
神华新疆宽沟矿
EC C 2 / 2E
Ed Ed 0 R
采场冲击地压启动的能量判据为： 顶板断裂动载荷Ed对应力峰值区X0的扰动：
E静 E动 EC 0
冲击地压启动理论的提出
冲击地压启动理论：
1 冲击地压发生是一个动力学过程，依次经历冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现三个阶段；
纲
冲击地压灾害如何有效防治
对冲击地压及其机理的思考 冲击地压机理再认识：
——冲击启动理论的提出
冲击启动理论的实践应用 结语
2015/11/10
冲击地压灾害现象
一、 煤矿冲击地压现状
• 诱发次生灾害，造成更加严重的灾难性后果!
•2003 年 5 月 13 日 ， 芦 岭煤矿，冲击地压诱 发瓦斯爆炸，造成 84 人死亡； •2005 年 2 月 14 日 ， 辽 宁孙家湾煤矿，冲击 地压诱发特大瓦斯爆 炸事故，造成 214 人 死亡。
千秋21141巷道冲击地压分析
Pa P`a P0 P`a Pa=nP0 P`a Pa P`a P0
B
pu
O` N`
B N
巷 道 中 轴 线
q
B
pu
a D F` a A V C O N
A` V` C`
a
F
a D`
巷道
B
Pa -峰值支承压力 Po -原岩应力 B -支承压力带宽度 ro -巷道的平均半径
[σ σ σ 2μ σ1σ 2 σ1σ3 σ3σ2 ] E0 2E
2 1 2 2 2 3
Pa P`a P0 P`a Pa=nP0 P`a Pa P`a
0
P 巷道围岩形变势能的集聚取决于该位置主应力大小。
巷道
B B N
主应力最大区，弹性势能最大，越容易失稳， XΩ0为冲击启动区。
报告完毕
谢谢各位专家，请多指正！
2015/11/10
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巷道侧帮支承压力分布图
B-基础宽度(侧帮支承压力宽度) Pu -地基 (底板岩体) 极限承载力 q -回填层或道床压力或底板 支护反力 α= 45°-φ/ 2
巷道底板(地基) 极限平衡力学模型
由太沙基地基极限承载力理论公式： 在宽度B范围内侧帮集中应力的平均值近似为:
Pu
1 rBNr qNq CNC 2
显现位置
震源位置
冲击过程之二—冲击能量传递