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四月份专项培训教材前言 义马煤田主力矿井千秋煤矿、跃进煤矿、常村煤矿和耿村煤矿采深已接近和超过600米，冲击地压已经显现并成为矿井的重要灾害。自2006年来，义马煤田冲击地压发生49次，其中破坏严重的有2次。 一是发生在千秋煤矿采深达750 m 的21201工作面下巷2008年“6.5”冲击地压事故，受损巷道630 m，其中105 m巷道合拢，突出煤量3975吨，涌出瓦斯1700 m3，瓦斯浓度最高达8.1，造成13人死亡。 二是跃进煤矿：2007年“6.19”冲击地压事故，发生在25080工作面下巷-460 m水平，采深达970 m，造成近300 m巷道顶底闭合或半闭合，四人受伤，工作面停产12天，直接经济损失1000多万元。主要内容 : 一、什么是冲击地压 二、冲击地压的危害三、冲击地压的特点四、冲击地压分类五、冲击地压发生的原因六、冲击地压的影响因素七、冲击地压的预测方法八、冲击地压的防治措施九、安全防护措施一、什么是冲击地压 煤矿在开采过程中，在高应力状态下，积聚着大量能量的煤岩体，在特定条件下突然发生破坏，而使能量突然释放。冲击地压现象是一种以急剧、猛烈破坏为特征的矿山压力动力现象。冲击地压常伴有很大的声响，岩体震动和冲击波，在一定的范围内可以感到地震，有时向采空空间抛出大量的碎煤或岩块，形成很多煤尘，有时还释放出大量的瓦斯，常导致巷道遭到破坏，设备移动和空间被堵塞。二、冲击地压的危害 1、严重损坏巷道，瞬间使巷道断面收缩变小，损坏支架，严重时使巷道顶底板合拢； 2、损坏设备，在冲击地压发生瞬间，使设备颠覆移位、损坏变形； 3、摧毁通风设施，强大的冲击波会摧毁风门和掘进工作面的风筒； 4、造成人员伤亡，人员大部分受撞击、冲击波和埋没伤害。 5、可能引发瓦斯次生事故。2006年2月14日，阜新瓦斯爆炸事故是由于冲击地压造成瞬间瓦斯大量涌出引发的。 三、冲击地压的特点 1、突发性 没有明显的宏观前兆，难于事先准确确定发生的时间地点和强度。 2、瞬时震动性 发生过程短暂，象放炮一样，有声响和强烈的震动，震动波及范围可达几公里，至几十公里，地面有地震感觉。 3、巨大破坏性 有时顶板瞬间明显下沉，有时底板突然开裂鼓起甚至接顶，造成设备损坏和人身伤害。 4、复杂性 发生原因复杂、防治措施复杂四、冲击地压分类 根据冲击显现强度，可分为四类： 1、弹射，单个碎块从高应力状态下的煤体上弹射出来，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。 2、矿震，它是内部或深部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，但煤或岩石不向已采空间内抛出，只有片帮或散落现象，有声响，产生煤尘。 3、弱冲击，煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不大，对支架、机器设备基本上没有损坏，围岩产生震动伴有很大声响，产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。一般震级在2.2以下。 4、强冲击，部分煤和岩体急剧破坏，大量向已采空间抛出，出现支架折损，设备移动和围岩震动伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波，一般震级在2.3级以上。 五、冲击地压发生的原因 很多学者认为冲击地压成因和机理是由于三项高应力的作用，使周围岩体积聚有大量弹性能和部分岩体接近极限平衡状态。当采掘工作接近到这些地方时或由于爆破等外部原因使其力学平衡状态破坏时，煤体或岩体发生脆性破坏，积聚的能量突然释放，其中大部分能量转变为动能，因而产生冲击性的动力现象。 冲击地压发生时的原因是多方面的，但从总的来说可以分为三类，即自然的、技术的和组织管理方面的。六、冲击地压的影响因素1、开采深度 据统计说明开采深度越大，冲击地压发生的可能性越大，一般在350m不发生，350500m在一定程度上危险逐步增加，从500m开始，随开采深度增加，冲击危险性急剧增长。全国各大煤矿首次发生冲击地压的深度在200600m之间，我们抚顺胜利矿在300m深时发生冲击地压，老虎台矿在-225m水平时，出现轻度冲击地压，到-580m水平时发生破坏性冲击地压，因此冲击地压是受开采深度直接影响的。2、顶板、岩层结构特点 厚度大的坚硬岩层顶板发生冲击地压的可能性很大，并且容易引起较大强度的冲击地压。因为采空区形成的大面积悬顶在垮落时，释放的弹性能较大。 3、煤的力学性质 （1）在一定的围岩与压力条件下，任何煤层中的巷道或工作面均有可能发生冲击地压。 （2）煤的强度越高，引发冲击地压所要求的力越小。 （3）煤的冲击倾向性、煤的湿度增加后，强性减小，塑性增强。 发生冲击地压主要是煤岩体中的弹性能释放。因此比较坚硬，有脆性，并有裂隙的煤层易发生冲击地压。而特别坚硬、致密及煤体破碎、疏松的煤层则不易发生。但当集中压力超过煤体抗压强度时，坚硬煤体一旦被压裂破坏，会发生更大的冲击地压，疏松煤体则会被压出。因此一般来讲深部的所有煤层都具有冲击倾向。、构造影响 在地质构造带中存有一部分地壳运动时残余应力的构造应力场，煤矿中常有断层、褶曲和局部异常（底板凸起、顶板下陷、煤层分岔、变薄、变厚等现象）等构造带，构造应力场大多都是以弹性能的储存在地质构造带，因此冲击地压经常发生在这些构造应力集中的区域。地质构造带的构造应力场，积聚有巨大的变形弹性能，在其附近的巷道及工作面极易发生冲击地压。跃进矿23130下巷就处于F2306断层带上，25区专回则处于向斜构造中，所以多次发生严重冲击地压。、开采技术因素影响 冲击地压的影响因素除地质因素外，开采条件和生产技术也是重要的影响因素，冲击地压大多数发生在巷道（占72.6%），回采工作面很少（占27.4%），而在有些情况下巷道和采面同时发生。 （1）上覆煤层停采线形成的应力集中将影响下分层开采。 （2）采空区，接近采空区前2030m范围。 （3）接近老巷15m左右范围。 （4）开采区域面积为3公顷（30000平方米）时，危险最大。 （5）孤岛、半岛煤柱 在护巷煤柱两侧及区间煤柱中掘进，由于应力叠加，形成高应力区，极易发生冲击地压。掘进巷道贯通前510m的前方煤柱应力增高，也容易发生冲击地压。6、外力影响 当煤层受压达到极限状态时，引发冲击地压往往有一个外力的影响。如放炮、机械切割煤体的震动。特别是掘进机在高瓦斯、高压力的掘进面切割煤体的有规律连续振动，形成共振，使煤体抗压强度下降迅速破坏而产生冲击地压。7、 冲击地压的预测方法1 、综合指数法 就是在分析已发生的各种冲击地压灾害的基础上，分析各种采矿地质因素对冲击地压发生的影响，确定各种因素的影响权重，然后将其综合起来，建立的冲击地压危险性预测预报的一种方法。危险程度分析与早期预报冲击地压危险状态决定因素有： 岩体应力：是由于采深、构造及开采历史造成的，其中残留煤柱和停采线上的应力集中将长期作用，而采空区卸压在一定时间后会消失。岩体特性：特别是形成高能量震动的倾向。这主要来自厚层、高强度的顶板岩层，减小顶板岩层的强度，增加岩层的分层数目可限制大震动的发生。煤层特性：主要是在超过某个压力标准时的动力破坏倾向性，对于所有的煤层来说，条件满足时，都会发生冲击，但对于弱冲击煤层来说，所要求的压力值要远远大于具有冲击倾向性的煤层。2、计算机数值模拟法 目前世界上比较通用的分析模拟程序有FLCA、UDEC、ANSYS等，其采用的方法主要是有限元法、边界元法、离散元法等。 3、钻屑法 该方法属于局部监测方法，是通过在煤层中打一直径为42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法。4、微震法 该方法属于区域性监测方法，能自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算。是利用拾震仪接收的直达P波起始点的时间差，在特定条件的波速场条件下进行二维或三维定位，以判定破坏点，同时利用震相持续时间计算所释放的能量和震级，并将相关数据标入采掘工程图和上报显示给生产指挥体系，以便及时采取措施5、地音法 该方法属于局部监测预报方法，是根据岩体地音的参数与局部应力场的变化来进行的，以脉冲形式记录弱的、低能量的地音现象。其主要特性是振动频率从几十到至少2000Hz或更高；能量低于100J，下限不定；振动范围从几米到大约200m。采用的方法主要有站式的连续监测和便携式流动地音监测。用来监测和评价局部震动的危险状态及随时间的变化情况。主要记录声发射频度（脉冲数量）、一定时间内脉冲能量的总和、采矿地质条件及采矿活动等。6、电磁辐射法 该方法属于局部监测预报方法。电磁辐射可用来预测煤岩灾害动力现象。其主要参数是电磁辐射强度和脉冲数。电磁辐射强度主要反映煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映煤岩体变形及微破裂的频次。 7、煤层围岩压力-变形观测法 采掘活动在煤层和顶底板中将引起各种形式的矿山压力显现，其中支承压力有着特殊的意义。支承压力的大小、分布是多因素影响的结果。在发生冲击地压过程中，支承压力特别是动压显现起着重要作用。因此利用它的显现规律可以预测冲击地压。工作面安装顶板压力动态监测系统，对工作面支架进行支架阻力观测，以便掌握全面支架受力情况，及时对工作面顶板来压情况进行全面预报分析，为工作面安全推采提供可靠的顶板来压预报。 9、冲击地压的系统综合预测方法 冲击地压的随机性和突发性，破坏形式的多样性，单凭一种方法预测是不可靠的，必须进行冲击地压危险的区域预报与局部预报相结合，早期预报与及时预报相结合。 首先分析地质开采条件，根据综合指数法和计算机模拟分析方法，预先划分出冲击矿压危险及重点防止区域，提出冲击矿压的早期区域性预报 采用微震监测系统，对矿井冲击危险提出区域和及时预报 采用地音监测法、电磁辐射监测法等地球物理监测手段，对矿井回采和掘进工作面进行局部地点的预测预报 然后采用钻屑法，对冲击矿压危险区域进行检测和预报。8、 冲击地压的防治措施-防范措施1、合理的开拓布置和开采方式 合理的开拓布置和开采方式应避免应力集中和叠加，是防治冲击地压的根本性措施；多数冲击地压是由于开采技术不合理而造成的；不正确的开拓开采方式一经形成就难于改变，临到煤层开采时，只能采取局部措施，而且耗费很大，效果有限。开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采，首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为解放层。且优先开采上解放层。划分采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。采区或盘区的采面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序，在向斜和背斜构造区，应从轴部开始回采，在构造盆地应从盆底开始回采；在有断层和采空区的条件下应采用从断层或采空区开始回采的开采程序。有冲击危险煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上下山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法。顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩性支架。2、合理开采解放层一个煤层(或分层)先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载；先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层；实施时必须保证开采的时间和空间有效性（全垮3年，全充2年）；不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度的“解放”。3、冲击地压个体防护措施不得在以下地点逗留：巷道高度不够处；人行道安全间隙不够处；锚杆失锚或其它支护薄弱地点；锚索下方；设备或物料附近；靠近铁质管路处。严禁摘掉安全帽。严格执行煤壁或迎头敲帮问顶制度，防止片帮（片迎头）伤人。严禁多人扎堆休息、逗留。不得长时间在安全间隙不够处工作。同一地点尽可能安排少的人员同时工作。出现迎头或巷道压力明显增大、煤炮明显增强时，立即停止作业，撤出迎头或工作地点。 4、冲击地压发生时，紧急处置措施冲击地压发生时，切记不要慌张，尽快就近躲避至相对安全处，并注重摸清周围支护状况和人员情况，待冲击地压影响减缓后，利用通讯设备、机电信号及附近钢制管路，视冲击地压严重程度及时进行汇报、联系及求救。 5、及时预测预报，撤离人员冲击地压对井下工作人员的危害，主要是使人员受外伤，以及被抛出和冒落的煤岩石击伤和埋住，另外还有瓦斯等有害气体的威胁；将肉眼可见的冲击地压危险性特征、冲击前兆，减缓或消除事故的方法及自救措施等有关事项，向井下人员进行培训和详细指导；平时应积极组织冲击地压的预测预报工作，出现危险时应积极组织