深部矿井的冲击地压危险性分析

第一部分冲击地压及其危害性认识1、什么是矿山压力？答：井工开采的矿井掘进尤其是采煤以后，煤层上方的岩层失去煤层的支撑就要向下运动。

这个岩层向下运动的压力就称之为“矿山压力”。

还有一种是地质构造运动形成的水平方向的压力，在地质构造复杂的地带这个水平方向的压力是很大的，在采矿过程中会使岩层或煤层沿力的方向发生一定的位移。

由于煤层和岩层本身具有一定的强度，并形成一定稳定性，在所受的压力不大于本身的强度时还不破坏。

在采空区周围的煤、岩体中各处所受压力不均衡，就在局部地方形成有承受压力很大的地方，称之为“应力集中区”。

煤层、岩层所受压力越大，越接近煤、岩体破坏的极限强度，煤、岩体越容易被破坏，也就是稳定性越低。

2、矿山压力的显现特征是什么？答：分为动压和静压两种。

静压的显现特征是：物体受力长期而缓慢，对物体的破坏是逐步进行。

如支柱、煤壁承受的静压，并不明显、急剧。

动压的显现特征是：来的迅猛，宏观显现明显、剧烈。

如冒顶、冲击地压、煤与瓦斯突出等。

3、什么是应力集中区？答：为了理论计算和叙述方便，单位体积内所受的力称为应力。

由于煤层和岩层本身具有一定的强度，所以形成一定稳定性，在所受的压力不大于本身的强度极限时还不破坏。

在采空区周围的煤、岩体中各处所受压力不均衡，就在局部地方承载其周围的压力，形成承受压力增大的地方，称之为“应力集中区”。

应力集中有两种形式，一是开采后的垂直压力形成的应力集中，另一种是地质构造运动形成的水平方向的应力集中，主要在地质构造区。

只要是应力集中区的最大主应力超过煤、岩单轴极限强度，都有发生冲击地压的危险。

应力集中的几种基本情况如下图。

煤柱区背斜4、什么叫稳定性？答：物体在受力后，没有明显的位置、体积变化，称之为稳定。

这种受力不破坏变形的性质称之为稳定性。

煤层、岩层所受压力越大，越接近煤、岩体破坏的极限强度，煤、岩体越容易被破坏，也就是稳定性越低。

5、什么是冲击地压？答：“冲击地压”是煤矿专用名词，是指在井下高应力集中区的煤、岩体中积聚的能量受外界微小扰动瞬间释放所引起的一种以爆发式破坏和强烈震动为特征的矿山动力显现，是一种采矿诱发的地质灾害。

煤矿冲击地压的影响因素和防治对策分析摘要：冲击地压是煤矿生产所面临的严重自然灾害之一，伴随着煤炭开采逐渐往深部转移，冲击地压发生的强度和频繁程度日益增加。

同时，生产实践也表明煤矿冲击地压的发生没有明显的前兆，而且在各种类型的煤层、地质构造、顶板条件下都发生过这种破坏力极大的动力灾害现象。

一旦发生，很可能会造成难以估量的经济损失和巨大的人员伤亡。

因此，研究冲击地压的发生机理和防治措施是急切的并且非常必要的。

关键词：煤矿；冲击地压；防治措施引言：通常煤矿冲击地压的发生都是有一些条件的，是煤层以及应力等共同影响的结果。

冲击地压出现的主要条件是煤岩体，具备较强的冲击倾向性。

煤岩体积累的弹性应变能可以释放的足够空间是发生冲击地压的前提条件，而出现冲击地压的诱发条件是煤岩体积累能量的应力加载。

必须要兼具以上这些条件，才有可能出现冲击地压。

结合煤岩冲击失去稳定性的物理特点，可以将冲击地压划分为三大类，一是岩爆型冲击地压，二是顶板垮落型冲击地压，三是构造型冲击地压。

岩爆型冲击地压主要是指煤岩体一直积累弹性应变能，在能量上升到煤岩的最大承载力时，煤岩就会出现瞬间爆炸的情况，其具体表现是弹射以及抛出媒体。

然后，顶板垮落性冲击地压，主要是指推过回采工作面后，上部较厚而硬度较高的顶板始终没有垮落，在悬顶面积达到规定的数值时，顶板瞬间出现折断而造成的冲击波强烈性损坏。

最后，构造型冲击地压通常出现在构造条件相当复杂的地质环境中，因为构造应力过于集中导致的煤岩失去稳定性冲击损坏。

另外，结合不同的出现位置，能够将冲击地压划分为两大类，一是掘进冲击地压，二是回采冲击地压。

首先，掘进冲进地压通常出现在巷道掘进中，与巷道的布局位置以及布局方法存在联系。

其次，回采冲击地压出现在回采工作面的推进中，一般和回采工作面的回采时间以及长度存在联系。

1、冲击地压具有以下明显的显现特征（1）突发性没有明显的宏观前兆而突然发生，过程短暂（持续几秒到几十秒），难以事先准确确定发生时间、地点和强度。

冲击地压事故的预防和处理井下煤巷掘进工作面受埋深、地质构造、煤层及顶底板物理性质影响，处于较高的静载应力水平，随着掘进、顶板运动等多因素叠加影响，易发生冲击地压显现现象，造成巷道底鼓、炸帮、顶板下沉、锚杆、锚索拉断等情况，严重时可造成设备损坏，威胁职工生命财产安全。

第一节冲击地压事故的隐患分析一、埋深大，应力集中现象明显当前工作面顺槽掘进期间，煤层虽然具有矿压显现，但由于煤体应力不大，未能达到临界破坏条件，因而不会出现动力灾害事故。

随着掘进深度的加大，煤岩体中聚积的弹性能也因此增加，矿压显现程度将不断升高。

整体来看，xx井田范围内煤层埋深呈西部大，东部小的趋势。

井田大部分区域埋深均远超xx矿区冲击地压临界深度。

尤其xx背斜轴部西侧及井田东南部区域，煤层埋深接近1000m。

xx煤矿受大埋深影响，冲击地压危险性会明显增强。

二、煤层厚度变化造成应力集中程度高井田范围内2煤、5煤及8煤层厚度变化较小，规律稳定，但也出现了煤层局部缺失，出现无煤区，无煤区边缘区域属于煤层厚度变化带，势必存在应力局部集中，冲击地压危险性会明显增强。

其次，在煤层等厚线图中，曲线密集位置煤层厚度变化较大，也容易形成高应力集中区。

在采掘过程中应加强高应力集中区域的地质预测预报，以提高冲击危险性评价的准确性。

三、煤层顶板坚硬层岩层对冲击地压的影响在xx背斜轴部副井及井田西南部，2煤层顶板近距离出现厚度超过36m的半坚硬型岩层，尽管该类砂岩强度不高，但由于厚度较大，容易积聚较大能量而引起冲击地压的发生。

井田内其他大部分区域，在煤层上方50m范围，出现多层较薄的砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩，强度不高，未出现厚硬顶板。

总体来讲，再出现较厚半坚硬型顶板区域，顶板因素会造成冲击地压危险性明显增强。

四、地质构造对冲击地压的影响根据xx井田煤炭勘探报告，井田主要受xx背斜和里河向斜控制，两条构造走向大致相同，两翼倾角较小。

其余6个褶曲均为长度1km左右的宽缓构造。

冲击地压灾害研究及防治措施摘要：冲击地压的发生是有条件的，研究表明煤岩的冲击倾向性、断层和褶曲赋存状况、上覆岩层赋存条件是诱发冲击地压的主要条件。

不同类型的冲击地压矿井，尽管防治方法存在不同，但防冲的本质是相似的，即改变应力分布形式或应力条件。

关键词：冲击地压；灾害；防治措施1冲击地压的致灾机理自20世纪50年代南非成立世界上第一个冲击地压研究机构以来，业内学者提出了众多理论，仅我国提出的机理便已超过100种，是世界上提出冲击地压机理最多的国家。

此处笔者仅列出经典理论和国内最新成果。

早期主要有强度理论、刚度理论和能量理论、“三准则”理论、冲击倾向性理论、变形失稳理论。

虽然这些理论不能完全解释冲击地压的发生，但构成了冲击地压机理研究过程中的理论基础。

由于不同矿井地质赋存条件的差异，致使煤岩介质与赋存环境的相互作用机制也大不相同，因此尚没有一种具有普适性的冲击地压的致灾机理。

我国现有的冲击地压致灾机理可分为4类:①从研究煤岩体材料的物理力学性质出发，分析煤岩体失稳破坏特点及诱使其失稳的固有因素，同时利用混沌、分叉等非线性理论来研究煤岩失稳过程;②从研究灾害区域所处的地质构造以及变形局部化出发，分析地质弱面和煤岩体几何结构与煤岩冲击失稳之间的相互关系;③工程扰动以及采动影响与冲击失稳之间的关系;④从能量角度出发，通过能量密度、能量释放率等指标或通过构建复合型能量转化为中心的煤岩冲击失稳分类体系，对煤岩冲击失稳的能量积聚和转化特征进行研究。

从冲击地压的致灾机理和典型案例分析，我国煤矿冲击地压灾害与以下条件密切相关。

1)煤岩体介质属性。

冲击倾向性是鉴别煤岩介质本身冲击能力大小、是否具有冲击危险性的力学属性，据相关资料统计我国发生的冲击地压事故中，约有75%煤层具有冲击倾向性。

冲击倾向性已经成为我国冲击地压问题的基础性研究，冲击倾向性鉴定是煤层开采前的必要工作，现已形成了对我国煤矿安全生产一线具有指导意义的鉴定标准。

浅谈深部综放工作面冲击地压防治技术摘要:通过对北徐楼煤矿发生冲击地压现象的现状、特点及影响因数分析,结合矿生产实际,实施了诸多有效的综合防治措施,降低了煤层冲击强度,从而建立了一套适合北徐楼煤矿安全生产的冲击地压防治体系。

关键词:冲击地压解危措施安全开采北徐楼煤矿西风井区域3下煤位于山西组下面,下距山西组底界面,平均4.58m;上距侏罗系底部砾岩平均19.95m。

工作面揭露煤层6.4～8.6m,平均厚7.4m,煤层倾角11～20°。

3下煤层为黑色、弱玻璃光泽、性脆,具有明显的层理状,条带状结构,层状构造。

煤岩类型为半亮型,视密度为1.37t/m3,煤层连续性较好,为低灰分、低中硫煤,是优质动力用煤。

1、北徐楼煤矿3下01首采工作面概况3下01工作面为直线切割布置,俯倾斜长壁采煤法,采用综采放顶煤工艺一次采全高。

巷道沿煤层底板掘进,工作面北部轨道顺槽沿井田边界隔离煤柱掘进,与朝阳煤矿采空区最近距离为80米。

工作面长786m,面宽84m,煤层埋深775～935m。

工作面煤层厚度平均厚7.4m,属结构简单稳定煤层,煤层倾角平均12。

2、冲击地压危险程度分析及危险区域划分2.1 冲击地压危险程度分析根据中国矿业大学岩层控制实验室对北徐楼煤矿3下煤层顶、底板岩层的冲击倾向性鉴定结果为3下煤层顶板为2类弱冲击倾向性顶板,底板为2类弱冲击倾向性底板;3下煤层属于强冲击倾向性煤层。

2.2 矿山压力显现情况北徐楼煤矿在掘进煤巷过程中煤炮发生频繁,多次出现片帮、冒顶、煤体突出及卡钻、吸钻等动力现象,矿压显现较明显。

2010年5月13日晚22:50分,在3下01轨道顺槽补切门口绞车硐室起底放炮后,紧接着在补切位置往外80米区域发生了由矿震引发的一次冲击,造成锚索断开和锁具退索共计42根,20根锚杆断开,波及范围大约280米,造成大约有10米距离顶板下沉最大量为10-80公分,大约20米底板鼓起10-40公分,局部地段两帮变形10-60公分,开关歪倒,电缆落地,皮带落架,当时处于躲炮时间,没有人员受伤。

我国冲击地压矿井类型及防治措施探寻随着科学技术的发展，对煤炭资源的需求量也在不断地扩大，这就增加了煤矿开采的深度和范围，与此同时，造成的冲击地压灾害强度也在不断地增加。

本文对我国冲击地压发生的条件以及矿井的类型进行了分析总结，并就此提出了预防的措施，为我国煤炭资源的开采提供了参考依据。

标签：冲击地压；矿井类型；防治措施随着对煤炭资源不断的开采，资源日趋枯竭，为了获取更多的煤炭资源，深部煤炭成为我国主要的开采对象。

据统计，我国大部分地区已经进入深部开采，约有50个矿井的深度已经达到1000米以上。

随着煤炭开采强度和深度的增加，冲击地压矿井的数量也在不断地增多，与此同时，由于冲击地压造成的事故也时有发生，这对我国深部煤炭资源开采造成了严重的威胁。

因此，需要针对我国冲击地压灾害的现状进行深入的分析，并根据冲击地压的现象，对冲击地压矿井类型进行分类，就此提出科学合理的防治措施，以促进我国煤炭资源开采工作的顺利进行。

一、冲击地压发生的条件冲击地压是一种煤岩动力灾害，它主要是由于矿山井巷和采场周围的煤岩体发生变形而释放出能量，产生急剧、猛烈的破坏现象。

它的破坏程度和影响范围都比较大，因此需要采取防治措施，否则会造成严重的后果。

冲击地压的发生是需要条件的，主要包括以下三个方面：第一，要具备内在的条件，也就是煤岩体要有冲击的倾向性；第二，要具备应力条件，也就是应力作用要超过煤岩体破坏的强度；第三，要具备结构条件，也就是要有弱面，或者是比较容易引起突变滑动的界面。

只有以上三个条件同时满足，才能够发生冲击地压，否则是不会引起冲击地压的。

二、冲击地压矿井的类型（一）浅部冲击地压矿井由于在学术界将深度小于400米的矿井定义为浅部矿井，因此，这里把深度小于400米的冲击地压矿井定义为浅部冲击地压矿井。

很多学者认为冲击地压和开采的深度具有直接的关系，认为只有深部开采才能引起冲击地压，而近几年，浅部开采引起的冲击地压也在不断地发生，如新疆、乌东矿等的开采深度仅为317米、150米左右，但是同样具有冲击地压的危险性。

煤矿冲击地压危险性评价报告编写提纲1绪论叙述目的与任务，本次工作的主要依据（包括行政规章、规范、技术资料）。

说明本次工作的技术路线和工作经过。

2评价区基本情况分别对煤矿和评价区(矿井、煤层、采区、工作面（掘进巷道）、大巷、硐室)位置、煤层赋存特征与顶底板岩性、厚度情况。

叙述是否有埋深超过400米的煤层，且煤层上方100米范围内存在单层厚度超过10米、单轴抗压强度大于60MPa的坚硬岩层。

叙述是否发现有强烈震动、瞬间底(帮)鼓、煤岩弹射等动力现象。

相邻矿井开采的同一煤层是否发生过冲击地压或经鉴定为冲击地压煤层。

3冲击地压影响因素分析3.1地质因素在地质类因素中，如果某个矿井曾经发生过冲击地压，则能够表明该矿井具备发生冲击地压的充分必要条件，发生次数越多，则冲击地压危险越高；开采深度越大，则围岩应力水平及冲击地压危险越高:上覆裂隙带内坚硬厚层岩层距煤层的距离越近，则顶板运动断裂时产生的震动对冲击地压的影响越大；煤层上方100m范围顶板岩层厚度特征越明显，则储存和释放弹性能的能力越強，对冲击地压危险的影响越大；开采区域内构造引起的应力增量越高，对冲击地压的影响越大；煤的単轴抗压强度越高，煤体的完整性越好，煤体越容易冲击破坏；煤的弹性能指数越大，其储存弹性能的能力越强、冲击破环的强度越大。

报告需要对评价区的以下各个地质因素进行分析。

3.1.1原岩应力原岩应力是引起地下工程结构变形和破坏的力源。

原岩应力约为自重应力和构造应力之和。

3.1.2煤岩的物理力学性质煤岩体弹性的变形程度，主要受到能量聚集程度有关。

通常情况下，煤岩体的弹性变化程度越大，出现冲击地压的可能性将会进一步增加，也就是发生几率更大。

3.1.3煤岩层的结构特点对采场矿山压力显现产生明显影响的煤(岩)层或岩层组。

这些岩层(组)一般为相对厚而硬的岩层，易于积聚高弹性能，是诱发冲击地压的关键岩层，低(浅)位坚硬岩层也是发生冲击地压的必要条件。

3.1.4煤层厚度及变化覆岩空间结构在形成过程中产生顶底板的破裂、下沉、旋转等运动，可能诱发冲击型突出。