摘要：冲击地压现象对国内外的深井采矿都造成了严重的危害，尽管世界各国对于深井煤矿冲击已有了近百年的研究，同时提出了各种防治措施和有关的物理模型，但是由于地理性质不同，影响和诱发冲击地压的因素很多，同时随着煤矿开采深度的不断加大，相关技术也会随之被淘汰。因此，我们要根据冲击地压形成过程、特点等进行分析研究，只有将技术与实践相结合，发现其所存在的缺陷，不断完善，才能使深井煤矿的开采高效、顺利地进行。
关键词：深井煤矿；冲击低压；防止措施机理
1冲击地压的机理
冲击地压是一种矿山动力现象，一般将其定义为：储藏在矿山井巷与采场周围岩体变形能的突然释放，并非伴随有煤、岩石突然、剧烈的破坏等现象。冲击地压又被叫作“岩爆、煤爆、岩石突出”等。
1.1强度理论
该理论认为随着煤矿开采深度的加大，煤体被加持在顶底板岩石之间所受的应力也随之加大，煤体的存在阻止了顶底板的卸压变形。因此，煤体承受着很大的高应力和弹性能，一旦这种高应力或弹性能再次增大，就有可能导致煤体原有的应力平衡遭到破坏，使煤岩体抛向已经采空的区域，形成冲击地压。
1.2弹性能能量理论
煤岩体的破坏及冲击地压的发生，使原有的应力平衡遭到破坏，煤岩体会重新建立新的应力平衡体系。当破坏时释放的能量与建立新的平衡时消耗的能量不平衡时，即消耗量小于释放量，就会引发冲击地压。能量理论使冲击地压的形成与能量联系起来，并建立了能量平衡关系。
1.3冲击倾向性
煤岩体的冲击倾向性是指其所受加持力而具有的能量的大小，并在冲击地压发生后产生的破坏性，研究表明，冲击地压的形成受煤层倾向性的影响，也是影响它的内部本质因素之一。在地质条件相同的情况下，冲击地压的大小与煤层的倾向性呈正相关。
2冲击地压的现状研究
2.1冲击地压造成的危害
冲击地压现象是一种能量突然猛烈的释放现象，导致岩石爆裂，会伴随有岩石抛出等现象，发生前征兆小、有突发性。由于发生的地点在井下，具有很强的破坏性，往往造成煤石滑落、顶板下沉，使支架折损、开采巷道堵塞、人员伤亡。由于具有复杂性，会造成很大的破坏性，随着煤矿开采深度的增加，冲击地压现象出现越来越频繁，给开采工作造成了极大的危害。
煤矿冲击地压的产生是全球性的灾害。在18世纪，英国的史塔夫煤矿发生了第一起冲击地压的煤矿事故，至今，已在包括中国、英国、法国、德国、俄罗斯、南非、日本等二十余个国家和地区造成了严重的危害。我国最早有记录的煤矿冲击地压是20世纪20年代抚顺的仁和煤矿，距今也已有近百年的历史。在中国共有47个矿山遭受过超5300余次冲击地压的危害，导致超过550余人死亡，超过200人受伤并造成78公里的巷道破坏，所造成的经济损失十分严重。
2.2冲击地压的研究工作
在20世纪20年代，美国成立了美国矿山冲击地压防治委员会；德国在20世纪50年代开始了冲击地压的研究工作，并成功地采用钻孔卸压措施防止和控制了冲击地压的产生；苏联的矿产安全生产委员会则是采用煤层切割、钻孔、卸压、爆破、煤层注水等手段来进行冲击地压的防治。在我国，冲击地压的研究在20世纪60年代才开始发展，一些矿难的发生为冲击地压的研究提供了素材。20世纪70年代，重庆大学和煤炭科学研究总院重庆分院对煤矿冲击地压进行了全国首例实践研究，同时，全国煤矿冲击地压的调研工作也随之完成。同年，国家制定和实施《中国煤矿冲击地压开采暂行办法》。2005年，由煤炭科学研究总院、阜新矿业学院和中国矿业大学对其进行了修订。这也是广大科技工作者和一线生产开采工人的共同努力结果。
我国冲击地压的防治技术和相关经验也取得了巨大的进步，预防冲击地压微震监测系统的研究与应用、煤层压力测试技术及对声发射技术的有限元计算分析已达到国际顶级水平，相关理论对国内外研究机构关于煤岩体冲击地压与冲击地压的形成研究都起到了很大作用。
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3冲击地压的防治措施
由于各地方的地理条件不同，技术措施的实践与效果也有所不同，各种技术措施的实施都有其必要条件。根据煤矿冲击地压的特点和对于冲击地压发生的设想，我们可根据冲击地压的影响因素和产生原因，采取有效措施减少或避免冲击地压的产生。
3.1使煤岩物理力学性质发生变化
为了减少煤和岩石之间弹性压缩潜力的积累，提高煤岩的塑性变形能力，降低脆性，减缓弹性的释放速度，可采用窖体高压注水、钻孔和爆破外部岩层，打开压力振动等技术手段。煤层注水可以使水和煤接触，煤的物理性质发生改变，这样从岩石的物理性质出发，减小力量的冲击，从而减少伤亡和损失。
3.2减少作业空间的应力集中
一些具体的措施可以减少冲击地压对工作环境及设施的破坏，如加强工作面以增加开采强度，减少重操作部分和采取可折叠支撑设备以提高支撑应力集中系数，同时加强控制周围岩层的变形并降低岩爆，以使底板巷道破坏速度减慢。严格检测安全措施，实施高标准技术规格，以防止在爆破时引发出冲击地压，产生岩爆。
3.3加强矿压观测
冲击地压现象的发生具有突发性并且不易观测，尽可能对矿压进行实时监测，对于可能出现冲击地压的矿山进行矿压检测。对经常出现冲击地压现象的深井进行观测，生成报告，根据可靠的监测报告来进行钻孔和巷道的定位和建设，具体方法有微震监测、地音监测、钻煤粉法及巷道变形法的观测等。
3.4加强规范化操作
采用技术化、规范化的管理措施，使用科技化的防治手段也很重要。如华润能源开发集团关于《划分冲击地压矿井以及高冲击地压段开采的管理办法》：矿山在采矿之前应先进行矿业评估，采矿设备进行维护更新，通过预处理系统装置，在开采监测和开采煤岩过程中进行预警，开采时进行岩石边缘效应试验、冲击地压工作面安全化规范管理、冲击地压防治预备方案，确立系统化的采矿计划。组织系统（人员识别系统），技术系统和工作流系统、闭环系统、实现多技术系统相关联，对于危险区，采用泄压保护装置，实时强化监督和强化防御。通过对相关企业的走访得知，以上措施的实施取得了良好的效果。
4冲击地压的防治机理研究
冲击地压的防治问题是岩石力学研究的内容，这是国内外许多科研人员的重要工作，特别是冲击地压的形成过程，是近几十年众多科学家研究的焦点性问题。从20世纪80年代开始，国内外的专家们将目标转向了生产实践。通过多年的努力，我国在冲击地压有限部分的数值模拟、非线性冲击的控制机制、综合预防和控制深孔爆破的方法措施等领域取得重大发展，结合煤岩破裂应力测试、分析有限部分回声发射技术及微震监测系统等国际顶尖技术，我国对冲击地压的控制研究与应用已有了长足发展。
我国对冲击地压的防治机理一是优化采矿技术进行，运用先进的采矿技术，尽量避免冲击地亚的发生；二是对已经发生的冲击地压破坏的地区进行整改，改变岩层的物理性质，加大弹性，减少冲击；三是加大支护力量强度，进而提高支护体抵抗冲击的能力。
结束语
在深井煤矿开采中，随着开采深度的不断加深，冲击地压现象也随之频繁出现，冲击地压已成为制约深井煤矿开采的重要因素，形成了巨大的安全隐患。本文从深井煤矿冲击地压的形成过程、冲击地压的分类等角度，论述如何防治冲击地压。
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论文作者:王兆义,王方方
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
标签：地压论文; 煤矿论文; 深井论文; 应力论文; 技术论文; 煤层论文; 岩石论文; 《基层建设》2018年第18期论文;