冲击矿压发生机理
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
冲击矿压发生机理
目前对冲击矿压机理的认识可主要概括为：强度理论，能量理论和冲击倾
向理论。
强度理论
这种理论认为，较坚硬的顶底板可将矿体夹紧，煤体夹持阻碍了深部矿体自
身或煤体围岩交界处的卸载变形。这种阻抗作用意味着，由于平行于层面的侧
向力(摩擦阻力和侧向阻力)阻碍了矿体沿层面的卸载移动，使煤体更加压实，
承受更高的压力，积蓄较多的弹性能。从极限平衡和弹性能释放的意义上来
看，夹持起了闭锁作用。据此，在矿体夹持带所产生的力学效应是：压力高、
并储存有相当高的弹性能；高压带和弹性能积聚区可位于矿壁附近。一旦高应
力突然加大或系统阻力突然减小时，矿体可产生突然破坏和运动，抛向已采空
间，形成冲击矿压。
能量理论
50 年代末期苏联学者 c．T．阿维尔申，以及 60 年代中期英国学者库克等人
提出了矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗能量时，
就会发生冲击矿压。它阐明了矿体与围岩的能量转换关系，煤、岩体急剧破坏
形式的原因等问题。由于在刚性压力机上获得了岩石的全应力应变曲线，揭示
出非刚性压力机与试件系统的不稳定性导致了试件在峰值强度附近发生突然破
坏的现象。
1972 年布莱克把它推广为发生冲击矿压的条件，认为矿山结构(矿体)的刚度
大于矿山负荷系(围岩)的刚度是发生冲击矿压的条件，这也称为刚度理论。实
际上它也是考虑系统内所储存的能量和消耗于破坏和运动等能量的一种能量理
论，但这种理论并未能得到充分证实，即在围岩刚度大于煤体刚度的条件下也
冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾透明解析
- 1 -
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- 2 -
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。这种应力场与温度场的耦合关系使得冲击地压灾变过程更加复杂。
电磁辐射预测预报冲击矿压
第７期 ２０１０年７月 山西焦煤科技 Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏｋｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＮＯ．７ Ｊｕ１．２０１０
・试验研究・
电磁辐射预测预报冲击矿压
张 继①，肖双双 （中国矿业大学矿业工程学院）
摘要 冲击矿压的发生主要是能量积聚，然后突然释放的结果。在冲击发生过程中，有应力的
集中、煤岩体的变形破坏。而煤岩体变形破坏过程中，会产生电磁辐射现象。因此，可采用电磁辐射 法来预报冲击矿压。研究表明，煤岩体中应力值不同、煤岩体破坏程度的不同，电磁辐射也不会相同。
电磁辐射现象与煤岩应力、变形破坏以及冲击矿压存在电磁耦合规律。以电磁耦合规律为基础，通过
观测煤岩体的电磁辐射参数，如幅值、脉冲数等，从而可以确定冲击矿压的危险状态，达到预报冲击矿
压的效果。
关键词 电磁辐射；冲击矿压；耦合规律
中图分类号：ＴＤ３２４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—０６５２（２０１０）Ｏ７—００３２—０３
随着我国煤矿开采深度的加深，以及开采条件
的越来越复杂，我国的冲击矿压现象越来越多，危害
也越来越大，所以研究对冲击矿压的防治具有重要
意义。 在预测冲击矿压的所有方法中，电磁辐射法以其
非接触、受环境干扰小、预测方便、准确度高，受到广
泛的关注和研究。采矿电磁辐射法主要依据电磁耦 合规律，通过对煤岩体的电磁辐射参数的观测，从而
确定冲击矿压的危险状态，预报冲击矿压。
１ 冲击矿压预测电磁辐射的原理 １）冲击矿压发生及电磁辐射机理。冲击矿压发
生的机理和过程为：采掘造成应力集中，部分煤岩体
进入极限强度，表现出应变软化性质，而其周围煤岩
体因尚未进入极限强度，从而不具有应变软化性质。
这就导致原来的煤岩系统变成由两种不同性质介质
组成的新系统。当系统处于非稳定状态时，在外界扰
动下将发生失稳破坏。当失稳过程中系统释放的能 量大于消耗的能量时，多余的能量转化为动能而引起
冲击矿压。
岩石在受载破坏结果中，共记录到６７个事件。
坚硬煤岩组合条件下冲击矿压发生机理
第１１卷第４期（总第７１期） ２００６年８月 煤 矿 开 采 ＣｏＭ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１１ Ｎｏ．４（Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．７１） Ａｕｇｕｓｔ ２００６
坚硬煤岩组合条件下冲击矿压发生机理 吴兴荣 ，窦林名 （１．徐州矿务集团三河尖矿，江苏沛县２２１６１３；２．中国矿业大学，江苏徐州２２１００８） ［摘要］ 顶板岩层结构中的厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一，而目前作为 煤层冲击倾向鉴定的主要依据是煤层自身的冲击倾向的实验室鉴定结果，这一结果与实际现场有的反 差较大。三河尖矿采用主采煤层组合煤岩进行了冲击倾向性试验，为三河尖煤矿高冲击危险区工作面 冲击矿压监测及治理提供了基础参数。 ［关键词］ 坚硬顶板；冲击矿压；冲击倾向；防治 ［中图分类号］ＴＤ３２４ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６－６２２５（２００６）０４－００７０－０３ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｂｕｒｓｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ＣｏｎｄｉｔｉＯＩｌＳ ｏｆ Ｈａｒｄ Ｃｏａｌ ａｎｄ Ｈａｒｄ Ｒｏｃｋ ＷＵ Ｘｉｎｇ．ｒｏｎｇ ．ＤＯＵ Ｌｉｎ．ｍｉｎｇ２ （１．Ｓａｎｈｅｊｉａｎ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｐｅｉｘｉａｎ ２２１６１３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｃｋ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｒｏｏｆ ｉｎ ｔｌｌｅ ｒｏｏｆ ｓｔｒａｔａ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｂａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｉｓ ｆｒｏｍ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｒｅｓｕｌｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｆａｃｔ ｗｉｄｅｌｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｏａｌ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｆｒｏｍ ｍａｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｉｎ Ｓａｎｈ￣ｉａｎ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂａｓｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｔｌｌｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｈｉＩｇｈ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｉｎ Ｓａｎｈｅｊｉａｎ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈａｒｄ ｒｏｏｆ；ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ；ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ 三河尖矿自１９９１年５月首次在７ｌｌ０材料道发 生冲击矿压后，累计发生破坏性冲击矿压２５次， 仅在西翼坚硬顶板区域发生冲击矿压１８次，尤其 是７煤中的７２０４．３工作面仅推进１２５ ｉｎ，就先后发 生５次冲击矿压事故。此后，于１９９８年１２月６日 发生的冲击矿压事故，破坏范围达５００ ｉｎ，迫使工 作面停采。在恢复生产过程中，通过采取综合防治 措施，先后诱发过３８次冲击矿压，因此７煤当属 强冲击煤层，但在实验室测定结果却为弱冲击煤 层。为了研究清楚坚硬顶板诱发冲击矿压机理，进 行了组合煤岩冲击倾向性测试与分析。 １试验方案 在西二采区和南翼区域选取具有代表性的顶底 板岩样和煤样，由北京开采所与中国矿业大学分别 加工成标准的组合煤岩试样，顶板．煤体．底板组合 试样的尺寸为ｃｂ５Ｏｍｍ Ｘ ｌＯＯｍｍ，加工成１０组不同 煤岩比例的组合煤岩试样，进行单轴压缩循环加卸 载抗压试验。测试内容如下： （１）测定组合煤岩试样变形破裂，特别是发 生冲击破坏时的力学特性参数，如轴向应力、轴向 应变、环向应变以及单轴抗压强度等。同时测定组 合煤岩试样的冲击倾向性指标参数，如动态破坏时 间 、弹性能量指数 冲击能量指数 等。 （２）测定组合煤岩试样变形破裂，特别是发 生冲击破坏前兆的电磁辐射规律，尤其是发生冲击 时的电磁辐射脉冲数与能量率。 ２试验结果及分析 ２．１冲击倾向性指标测定 煤层发生冲击矿压，与其特殊的物理力学性质 有关，即煤的冲击倾向性。它是煤的固有属性，也 是产生冲击矿压的内在因素。 我国《冲击矿压煤层安全开采暂行规定》，根 据Ｄ ， 和 值的大小，将煤层的冲击倾向性 分为３类：强烈冲击、弱冲击和无冲击。该矿７， ９层煤经实验室测定的冲击倾向指标参见表１。 表１ ７，９煤层冲击倾向性各项指数测定结果
遗留煤柱影响区域冲击矿压分析及防治
２０ 能源技术与管理 ２００８年第５期
遗留煤柱影响区域冲击矿压分析及防治
项泽亮 （徐，Ｊｉ、『矿务集团三河尖煤矿，江苏徐州２２１６１３）
［摘要］通过对冲击矿压发生机理及三河尖煤矿历次冲击矿压显现概况进行分析，认为遗 留煤柱是回采过程中导致冲击矿压发生的严重影响因素之一。结合煤柱下方的应 力分布规律、煤柱区域形成高应力区的影响范围和回采典型事故，分析冲击矿压发 生的过程和强度，及时采取不同的预防和治理措施，取得了很好的效果，在实践中 得到认可。 ［关键词］冲击矿压；遗留煤柱；矿压显现；电磁辐射；微震系统；卸压爆破 ［中图分类号］ＴＤ３２３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２－９９４３（２００８）【１５－００２０ ３
１ 冲击矿压发生机理
冲击矿压是一种较弱的地震，是人为采矿活
动造成的。其机理与大地地震类似，是聚积在煤岩
体中的弹性能突然释放而形成的＿１。 冲击矿压以其突然、急剧、猛烈的破坏特征对
煤矿、金属矿井、隧道等的正常生产轻则构成严重
影响，重则造成巨大的经济损失和人员伤亡。 世界上主要的采矿国家都发生过冲击矿压。
在我国有近１００对矿井发生过冲击矿压，而且随
着矿井开采深度的不断增加，冲击矿压的危险和
危害也日趋严重，冲击矿压的机理极其复杂，影响
因素众多，如采深、煤岩的冲击倾向性、顶板岩性、
煤柱和残采区等。其中上分层煤层开采后所遗留 煤柱就是严重影响因素之一。
２矿井矿压显现概况
２．１ 矿井概况 三河尖煤矿为徐州矿务集团公司一个主力矿
井，设计能力１２０万ｌ／ａ，始建于１９７９年１２月，是 国家“七・五”重点工程之一。１９８８年１２月投产，
现年产ｌ７０万ｔ，主采煤层为山西组７煤和９
煤。７、９煤层综合柱状图如图ｌ所示。
该矿主要采用后退式走向长壁综合机械化采 煤方法，采用综采放顶煤工艺和高档普采工艺，顶
板管理方法为全部垮落法。 ２．２矿井矿压显现概况 近十多年来，三河尖矿冲击矿压显现严重的
冲击地压简介
— 1 — 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， — 2 — 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。
课件：冲击地压理论与防治技术(1)
1 冲击地压理论与防治技术
冲击地压是伴随人类深井采矿而引起的一种矿山动力现象，它已成为煤矿深部开采的主要灾害，严重威胁矿井的安全生产。
冲击地压现象于1738年首次发生于英国，至今已有德国、南非、波兰、俄罗斯、美国、加拿大、中国、日本和澳大利亚等20多个国家和地区发生过冲击地压。
在我国，自1933年抚顺胜利矿最早发生冲击地压。1985年，我国冲击地压煤矿有32个，主要分布在北京、枣庄、抚顺、大同、阜新、天池等地区煤矿，开采深度在600~750m，近年来随着开采深度的不断增加，冲击地压发生的矿井数量和危害程度呈现明显上升的趋势。截止2006年底，仅新发生冲击地压的矿井就达到60余个，分布范围扩大至开滦、新汶、徐州、义马、鹤岗、淮南、大屯、平顶山、华亭、韩城、兖州、七台河等煤矿，开采深度也达到750~1150m，仅1997年至2006年，先后在大同、抚顺、北京、徐州、新汶、开滦、华亭、义马、阜新、平顶山、兖州等局，因冲击地压发生而导致的重大伤亡事故就多达10余起，死亡人数高达百余人。
目前，冲击地压是世界采矿业的难题，因其发生的原因和机理比较复杂，对冲击地压的发生的机理和防治没有彻底解决，有待于进一步研究和探索。
第一章 冲击地压现象的概述
第一节 冲击地压的现象
冲击地压（“冲击矿压”、“岩爆”）是煤矿开采中的动力灾害之一，通常是在煤、岩力学系统达到极限强度时，以突然、急剧、猛烈的形式释放弹性能，导致煤岩层瞬间破坏并伴随有煤粉和岩石的冲击和突出，造成井巷的破坏及人身伤亡事故。
矿山井巷和采场周围煤岩体由于变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈地破坏为特征的动力现象。
冲击地压已成为煤矿开采特别是深井开采的主要灾害，严重威胁煤矿的安全生产。
第二节 冲击地压的历史和现状
一、我国冲击地压概况
我国冲击地压最早记录是1933年发生在原抚顺矿务局的胜利煤矿，当时的采深为200m左右。随着开采深度和范围的不断增加，北京、抚顺、枣庄、开滦、四川等地区煤矿都有冲击地压发生。从1949年建国以来，已发生破坏性冲击地压4000多次，震级M0.5~M3.8级，造成大量的巷道破坏和惨重的人员伤亡。
冲击矿压现象及特征
1.1.1 冲击矿压现象及特征
冲击矿压是压力超过煤者体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故、动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏、支架与设备损坏、人员伤亡、部分巷道垮落破坏等。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统等。
对于冲击矿压现象，世界各国，以及不同的行业，其称谓是不一样的，常见的有“岩爆”、“煤爆”、“冲击矿压”、“矿山冲击”、“冲击地压”等。本节课采用“冲击矿压”这个术语。
通常情况下，冲击矿压将直接产生：
①将煤岩动力抛向巷道；
②引起岩体的强烈震动；
③产生强烈声响；
④造成岩体的破断和裂缝扩展。
因此，冲击矿压具有如下明显的显现特征：
①突发性。冲击矿压一般没有明显的宏观前兆而突然发生，难于事先准确确定发生的时间、地点和强度。
②瞬时震动性。冲击矿压发生过程急剧而短暂，像爆炸一样伴有巨大的声响和强烈的震动，电机车等重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里．地面有地震感觉，但一般震动持续时间不超过几十秒。
③巨大破坏性。冲击矿压发生时，顶板可能有瞬间明显下沉，但一般并不冒落；有时底板突然开裂鼓起甚至接顶；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，从后果来看冲击矿压常常造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失。
1．1．2 冲击矿压的分类
根据应力状态、显现强度、发生的地点和位置的不同，冲击矿压有如下几种分类方法。
根据原岩(煤)体应力状态不同，冲击矿压可分为三类(如图1—2所示)：
(1)重力型冲击矿压。主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击矿压，如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击矿压属重力型。
浅谈深部冲击矿压的分级预测技术
总第１３８期
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１ １．０３．０１５
浅谈深部冲击矿压的分级预测技术
董飞亚
（河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作４５４０００）
摘要：由于冲击矿压发生的复杂性，以及发生机理的局限性，单一的预测方法不能保证对冲击危险性的 准确预测预报。采用综合指数法、微震监测法、数值模拟分析法、电磁辐射法和钻屑法相结合的分级预测 体系，实现了在时间上从早期预测到即时预测，在空间上从区域预测到局部预测、点预测，逐级排除和确认 冲击矿压危险区。采用该技术对冲击矿压进行连续监测，实现了冲击危险的分级预测，提高了冲击矿压预 测的准确性，对矿井安全生产具有重要的意义。 关键词：冲击矿压；分级预测；综合指数法；微震监测法；数值模拟分析法；电磁辐射法；钻屑法 中图分类号：ＴＤ３２６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２０１１）０３—００３５—０３
冲击矿压是煤岩体在高应力作用下力学系统达
到极限强度时，聚积在岩体中的弹性能量以突然、急
剧、猛烈的形式向自由空间释放，在井巷发生爆炸性
事故，造成岩体振动和破坏，常常伴随煤岩体抛向井
巷、强烈声响，造成支架与设备、井巷的破坏，人员的
伤亡等。冲击矿压还可能引发其它矿井灾害，尤其
是瓦斯、煤尘爆炸、火灾、水灾和干扰通风系统等，强
烈的冲击矿压还会造成地面建筑物的破坏和倒塌
等 。
随着矿井开采逐渐转向深部，矿井地应力明显
增大，冲击矿压等动力现象越来越频繁、越来越强
烈。原来没有发生过冲击矿压的矿井，现在也开始
发生；原来发生过冲击矿压的矿井，现在冲击发生的
强度越来越大，发生次数越来越多，对矿井安全生产
危害极大。因此，冲击矿压已成为我国深部煤炭资
源开采必须面对和解决的安全生产问题，深入开展
深部高应力区冲击矿压预测预报技术的研究，是煤
矿工程建设的迫切需要。
１历史与现状
自１７３８年英国南斯塔福煤田发生了世界上有
防冲知识手册_第二部分__冲击地压基本知识
第二部分 冲击地压基本知识
第一章 概念解释
冲击地压:采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变性能的瞬间释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。
冲击地压已成为煤矿开采特别是深井开采的主要灾害，严重威胁煤矿的安全生产。
矿震：采场上覆高位巨厚坚硬岩层的断裂运动引起的以地面震动为标志的矿山动力现象。
岩爆：岩体中较高的地应力，超过岩石本身强度，且有较高的脆性度和弹性，由于地下采掘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。
第二章 冲击地压显现特征
第一节 冲击地压的显现特征
一、突发性。
冲击地压发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间几秒到几十秒，难已确定发生的时间、地点的强度。
二、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。
三、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。
四、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地压。
五、瞬时震动性。
像爆炸强烈震动，重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里，地面有地震感觉。
六、冲击能量差异大。从里氏0.5级至里氏3.8级各种能级都有。
七、引发次生事故。易引发煤尘爆炸事故、高瓦斯矿井易引起煤与瓦斯突出事故。
第二节 冲击地压的分类
一、根据冲击地压的物理特征，按发生原因分（分为三类：压力、突发、爆裂型） ；
二、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的地震能大小分（分五个等级）；
三、根据参与冲击的岩体类别分（分为二类：煤爆、岩爆）；
济三煤矿6303工作面巷帮冲击矿压机理研究
２０ｏ７年第１期 童 晨科技 ５９
济三煤矿６３０３工作面巷帮冲击矿压机理研究
王应启，马 良
（兖矿集团济宁三号煤矿，山东济宁２７２１６９）
摘要老顶是厚层砂岩或其它坚硬岩层顶板容易聚积大量的弹性能，破断或滑移失稳过程中，大量的弹性能突然释放，形
成强烈震动，导致冲击地压的发生。如果底板也是坚硬岩层结构的冲击危险煤层，更具冲击危险性。
关键词 巷帮 冲击矿压 发生机理
济三煤矿６３０３工作面位于六采区中部，东临６３０２采空
区，西临６３０４工作面（尚未回采），北临十六采区，南临五采 区。工作面走向长度２０５７．８ｍ，面长２３９．８ｍ，煤层厚度２．８～
６．８ｍ，平均厚度４．７５ｍ。直接顶为粉砂岩及粉细砂岩互层， 深灰色，致密坚硬，ｆ＝４～６，局部无直接顶。老顶为中砂岩， 厚度７．８３～２７．４５ｍ，平均厚度２０．５１ｍ，灰白色，致密坚硬，ｆ＝
９ １２。底板为粉砂岩，厚度０～３．２ｍ，浅灰色，ｆ＝４—６。随着
开采深度逐步增加，矿压显现剧烈，给安全生产带来了严重 威胁。
１ ６３０３工作面辅顺内帮冲击发生条件分析
１．１煤岩层性质
（１）顶板性质：３下煤层顶板老顶为坚硬稳定的中砂岩， 厚度大、坚硬的老顶是产生冲击危险的一个主要因素。
（２）煤的特性：强度高、弹性大、脆性大是冲击危险煤层 的基本特征。３下煤煤质性脆，硬度低，ｆ＝１～２，局部层理裂
隙发育，有较高的强度，单向抗压强度值为２５ＭＰａ。在一定条 件下，具备冲击发生的危险。
１．２煤岩层赋存条件地质构造
（１）开采深度：六采区整体煤层埋藏较深，６３０３辅顺埋深
达到了６６９．６ｍ～７１１．７ｍ。统计分析表明，开采深度越大，冲 击可能性越大，六采区已超过了发生冲击危险的临界深度，
具备了发生冲击的开采深度条件。
（２）小断层、褶曲构造及煤厚变化。实践证明，冲击地压 经常发生在地质构造带，如向斜及北斜轴部、断层附近；煤层
局部异常，如煤层倾角变化、煤层褶曲，底板凸起、顶板下陷、 煤层分岔、变薄和变厚等。