第一章 冲击地压概述

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1、第一章冲击地压概述第一节冲击地压的概念、特征及分类一、冲击地压的概念冲击地压属矿井动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式。可以定义为：矿山井巷和采场周围煤岩体，由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。简单地讲，冲击地压就是煤（岩）体的突然破坏现象。它是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。冲击地压在我国不同地区的煤矿和不同书刊中有不同的称谓，常见的有“冲击矿压”、“矿山冲击”、“煤爆”等。在具体矿山地质条件下，矿井的开拓准备方式、开采方法及其工艺参数一经确定，也就基本确定了采场和巷道支

2、架上的载荷特征和数值。随着采掘工作的展开，采场和巷道附近岩石中可能发生不同形式的变形和破坏过程，导致一系列矿山压力现象的发生。这些过程的组合、范围和强度可能各不相同，采掘巷道会表现出不同的状态。有的巷道可以保存很长时间，而有的巷道掘出后很快就失去稳定性。采场和巷道围岩的破坏规模和延续时间的差异是很大的，规模上可以是围岩产生破裂直至波及地表的大范围岩层移动；延时上可以是几周、几个月或几年的缓慢破坏，直至突然发生冲击式破坏。破坏过程也是随着岩石的力学性质、地质因素和开采技术条件的不同而变化的。因此，研究采场和

3、巷道围岩破坏现象的实质，对安全开采具有重要意义。一般的矿山压力现象及其显现规律，诸如顶底板闭合、支架折损、冒顶、片帮和底鼓、围岩应力分布规律等，都带有一定的普遍性。在某些特定条件下发生的特殊的矿山压力现象，例如，冲击地压、顶板大面积来压、煤和瓦斯突出、矿震等矿山四大动力现象，对生产及矿工安全都具有很大威胁。这些现象具有突然发生的特点，呈现明显的动力特征，它们之间既有区别又有联系。其区别主要是发生机理各异，其联系主要表现在它们可以互为诱发因素，都具有动力特征，并且存在介于两种动力现象之间的“中间型”动力现象

4、。目前，上述动力现象等有关术语的运用已渐趋统一。冲击地压的同义词有岩爆、煤爆、矿山冲击、岩石突出等。英文的冲击地压为“RockBurst”、“RockBump”，俄文为“горныеудары”，而德文为“Gebirgsschlag”。对于矿震（Tremor）、煤和瓦斯突出（CoalandGasBurst）、顶板大面积来压（ExtensiveRoofWeighting）等动力现象，也有相应的上述各种文字的词名，以避免概念上的误解。冲击地压、顶板大面积来压、煤和瓦斯突出、矿震统属矿山动力现象。它们的发生机理

5、各不相同，但可互为诱发因素，且都具有动力特征。大面积顶板来压原则上属重力式突然破断，一般以部分岩体缓慢破坏为先导，岩层整体破断正是局部破裂不断发展的结果。破断的同时，已破坏岩体的位能突然转化为动能而显现弹性能的释放，但大部分弹性能已在局部破裂时缓慢释放。从显现特点上它与冲击地压的区别在于冲击地压发生时顶板一般不垮落。煤和瓦斯突出是指瓦斯和煤同时向巷道内突出，它和冲击地压在表现上有类似性，发生时都出现煤体的破碎，而且有时两者同时出现。其主要区别是，对冲击地压而言，弹性能的释放是第一位因素，破坏较猛烈14震动

6、更强烈，由已破裂的煤体中释放出瓦斯则是次要的、第二位的因素。煤和瓦斯突出则相反，瓦斯释放是第一位的因素，破坏较缓慢，震动也较弱，而煤岩抛出则是第二位的因素。突出后大部分煤体破坏成碎煤，且具筛选性。矿震是指由于开采活动引起的矿山岩层震动，它是巷道周围介质突然在一瞬间发生震动同时伴有巨声、冲击波、弹性回跳等作用而不发生煤、岩抛出的一种弹性能释放现象。它是矿山岩层冲击式破坏的一种表现形式，因而有别于天然地震，其发生原因是多方面的。冲击地压、瓦斯突出、大冒顶等都可引起矿震，但多数是由于岩层的沉降运动引起的，它一般

7、并不导致井巷工程的破坏。岩爆是发生在岩巷、金属矿和地下隧洞中的冲击地压。一般表现为岩巷或隧道周一壁岩石成片状破裂，岩片向坑道内弹射，伴有“劈裂”声，顶板掉块，底板拱起，洞壁严重变形破坏、甚至大量岩石崩落。二、冲击地压的显现特征冲击地压发生如同装在煤岩里的大量炸药爆炸一样，煤和岩石突然被抛出，造成支架折损，片帮冒顶，巷道堵塞，伤及人员，并伴有巨大声响和岩体震动。监测到的震动频率1Hz～1×104Hz以上，最大震级3.8级以上，有时在几公里范围内的地面都能感觉到，形成大量煤尘和强烈的空气波。在瓦斯煤层，往往还

8、伴有大量瓦斯涌出。冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆。相当多的冲击地压是由爆破触发的，发生过程短暂，持续震动时间不超过几十秒。在某些情况下，冲击的同时还发生底鼓和煤岩压入巷道等现象。概括起来，我国煤矿冲击地压的主要显现特征表现在以下几个方面：（1）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，难已事先准确确定发生的时间、地点的强度。（2）多样性：一般表现为煤爆（煤壁爆裂、小块抛射）、浅部冲击（发生