关键词：冲击地压；地应力；地质因素调查；预测预报
引言
为了全面掌握目前我国冲击地压的发生情况和防治现状，统计分析了近年来我国冲击地压发生的区域、条件、特点以及防治手段和效果。分析结果表明:随着我国煤矿采深的日益加大，冲击地压灾害将越来越严重；坚硬厚层顶板条件和断层、褶曲等构造是冲击地压发生的主要地质因素；开采形成的煤柱应力集中和动载是冲击地压发生的主要开采技术因素。
一、冲击地压发生条件分析
1、冲击倾向性
冲击地压矿井的煤体冲击倾向性情况:无冲击倾向3个、弱冲击倾向和强冲击倾向均为23个。由波兰学者最早提出的冲击倾向性理论，我国采用了其中的弹性能指数、冲击能指数和动态破坏时间3个指标作为煤层的冲击倾向性指标，根据对近年来的冲击倾向性试验结果分析并结合冲击地压发生实际地质条件，又增加了煤的单轴抗压强度为冲击倾向性指标之一，对于顶板岩层的冲击倾向性，则采用了由我国提出的顶板弯曲能量指数。经对已发冲击地压矿中煤体冲击倾向性统计结果，大部分发生冲击地压矿井的煤层都具有冲击倾向性。但在一些没有冲击倾向性的矿井也发生了冲击地压，如徐州权台矿、平顶山十矿和北京大安山矿均为软弱无冲击倾向煤层。煤岩冲击倾向性测定结果只是对煤岩样进行单轴试验的实验室结果，无法真实反映煤岩结构和原岩应力状态。为了使煤岩冲击倾向冲击地压的地质因素调查内容冲击地压地质调查的内容：一是调查矿井煤（岩）层的力学性质、地质构造的力学性质及展布特征，水和瓦斯赋存情况及活动规律，掌握矿井冲击地压的地质基础资料；二是分析矿井冲击地压发生的原因及其作用特点，以掌握它的显现规律，配合生产部门提供安全作业所需要的地质资料。
2、开采技术因素
开采技术因素对冲击地压的影响因素主要有3个:本煤层开采形成的孤岛煤柱、煤层群开采条件下形成的上覆煤柱以及放炮震动。从开采技术因素来看，开采孤岛煤柱和在上覆煤柱下进行开采等引起的采动应力集中是冲击地压发生的主要诱因，由于很多煤矿的开采设计方案不合理或由于采掘接替紧张而形成了很多孤岛开采局面，由于孤岛或半孤岛开采，在开采中形成多个支承压力叠加，造成了应力急剧集中和冲击地压危险,如大同同家梁煤矿、开滦唐山、赵各庄矿。根据以上统计数据和冲击地压的“三因素”机理，可以认为，开采中形成的煤柱产生的应力集中是冲击地压最大的一个力源因素。另外，放炮震动也极有可能造成动载而诱发冲击地压，如新汶良庄矿、枣庄八一矿、开滦赵各庄矿、鹤岗南山矿、七台河新兴矿和北京木城涧矿。
二、冲击地压的地质因素调查内容
1、煤系岩性及其组合因素调查
煤岩层的物理力学性质是构成冲击地压活动最直接的影响因素,对于含煤地层的地质调查，应仔细分析已有的煤岩巷实测剖面和钻孔资料，对煤层顶底板、含水岩层、坚脆砂岩层、松软泥岩层等，要逐层分析它们沿走向和倾向方向上的变化，受地质构造破坏的情况。在垂直方向上要系统研究各个煤岩层的层次及组合情况，统计顶底板的特征，含水层组的结构，含有潜在危险地层的指标及它们和煤层之间的间距。最后在采掘工程平面图上圈出有冲击地压潜在危险的区域，为设计和采掘部门提供参考。
2、地质构造因素调查
冲击地压的形成及其显现的形式、特点和强烈程度，均于地质构造密切相关。要以地质力学的理论作指导，判断所研究区域所属的构造体系，划分构造形式，并进一步分析构造体系复合联合的关系，了解某些地应力叠加所产生的构造形迹，以确定构造体系的复合联合部位，对所研究区域作出综合评价。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如在不同构造体系的复合部位，断裂交叉点附近，旋转构造收敛部，断裂的两端，在平面分布上断裂反复转弯的部位，同一断层倾向变成反向的转折点附近，断裂两侧差异运动较剧烈的部位，褶曲轴部和翼部的交界附近及冲断层或逆掩断层的上盘等，均为构造应力集中特别是应力高度集中的地段，应为冲击地压研究的重点区域。
3、水文地质因素调查
矿井水的浸润渗透，改变了岩石的力学性质，降低了岩体强度，从而引起围岩的变形与破坏，在采动影响下，原有岩体的水文地质结构被破坏，引起地下水运动状态的改变，使巷道或工作面局部应力集中，易发生地下水压力的冲溃现象。
4、瓦斯地质因素调查
煤与瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式，研究煤与瓦斯突出的原因，必须系统收集瓦斯地质资料，对有可能发生，或已发生的地段进行详细的地质描述与记录，在采掘工程平面图上圈出突出分布点，瓦斯含量，作为分析突出的依据。
三、矿井冲击地压的地质预报方法
由于矿井冲击地压的严重危害性，有必要对冲击地压现象进行综合分析，观测冲击地压现象的前兆，通过仪表测量及钻孔探测等技术手段掌握冲击地压发生的规律，对可能发生的冲击地压现象进行地质预报。
1、冲击地压的前兆
1.1宏观前兆：煤层顶底板移近量增大，活动急剧，出现掉顶或底鼓现象。巷道煤壁松动，片帮次数增多。煤炮声增大加密。钻眼钻屑量增大，每米增加2～3倍以上。钻具推动力降低，甚至无须推进而自动向前推进。
1.2微观前兆：
微震地点集中，次数频繁，并逐渐加密。微震强度逐渐增大，一般在间隔数小时至十几小时后就会突然发生。煤岩层的弹性波速增加，采动影响下的地应力明显集中。
2、根据现场仪表观测预报
通过在掘进头或工作面内安装顶板动态仪，观测顶板下沉速度，当顶板下沉速度急剧变化并超过某一限度时，就有可能出现冲击地压现象。
3、根据地质力学方法预报
应用地质力学原理，确定构造应力集中部位，对煤岩层的物理力学性质进行综合分析，概略地得出工作区内有无发生冲击地压危险的评价，进而根据地应力的空间分布，煤岩层的埋藏条件，与工作区内巷道、工作面之间的组合关系，提出发生冲击地压条件及其强度、位置和时间的可能性预报。
4、根据钻孔岩芯变形预报
利用已有的钻孔或专门布置取得的岩芯进行仔细鉴定。研究所在地区煤岩层埋藏条件，分析地应力对煤岩层的影响。一般在坚硬岩层中，如果岩芯呈圆片状，并出现鳞片凸起，则表明此处应力增高，可能有冲击地压发生的危险；如果岩芯呈圆柱状则表明地层无异常现象。在煤层中可采用“钻屑法”即向待测煤层中施工一钻孔取粉，根据煤量、粒度大小及有无动力现象，同高应力区钻屑量进行对比，以预测和判定工作区内有无冲击地压发生的可能。
结束语
建议在对深部冲击地压的研究中应注意以下几个问题:采用物探方法对开采前工作面或掘进工作面前方的地质构造进行探测并结合煤岩性质和采动影响给出冲击地压危险的综合指标；研究深部高瓦斯矿中出现的冲击地压要考虑瓦斯含量或瓦斯压力的影响；对冲击地压的监测应分区域采用多层次的综合监测手段，并研究多源监测数据的综合处理方法；重视冲击地压防治中的开采设计理论的研究，力争从源头上减轻冲击危险；同时，提高巷道的防冲能力。
作者简介：
朱建军 （1978.8） 2007年毕业于鹤矿职工大学采矿工程专业，工程师， 现任黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿防冲副总工程师，主要从事冲击地压技术及管理工作。
论文作者:朱建军
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：地压论文; 地质论文; 应力论文; 倾向性论文; 岩层论文; 矿井论文; 煤层论文; 《科学与技术》2019年18期论文;