[摘 要]随着煤矿回采深度的增加，顶板压力及冲击低压越来越显现，通过对煤矿发生冲击地压现象的现状、特点及影响因数分析，提出并制定了适合条件的冲击地压危险预测方法和解危措施。
　　[关键词]冲击地压 解危措施 效果检验 安全开采
　　中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-171-01
　　1、冲击地压的特征
　　冲击地压是采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。其显现强度特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象；其发生突然剧烈，冲击波力量巨大，瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备，伤击人员。煤矿冲击地压显现的主要表现一是矿井表现出明显的动力现象，在巷道的开拓掘进与工作面生产过程中经常听到煤炮声；二是部分巷道围岩稳定性较差，巷道支架损坏、底鼓严重、两帮变形量增大，巷道维护困难。
　　2、冲击地压发生的原因
　　冲击地压发生原因有内因、外因两种因素：内因包括煤层本身的物理属性、煤层原岩应力状态；外因包括采深、采动集中应力（主要為超前支承压力、煤柱集中应力等）、放炮诱发等。
　　2.1、冲击地压发生的内因。
　　（1）煤层具有冲击倾向性。冲击地压的发生与煤岩体物理力学性质有直接关系。一般发生冲击低压的地区煤层都具有强烈冲击倾向性，其直接顶具有中等冲击倾向性。
　　（2）顶板活动是发生冲击地压的主要力源。煤层上方的直接顶、基本顶随着工作面的推进周期性跨落，随着采空面积的加大，基本顶板状悬空岩梁，基本顶原来的应力状态发生改变，从而增加了煤层的应力水平。当基本顶悬露面积达到一定程度后，开始缓慢下沉并周期性断裂跨落，直接顶的断裂跨落对下部的煤岩体产生冲击载荷，从而加剧了工作面煤体的应力集中程度，导致工作面冲击危险增强，因此，顶板活动是发生冲击地压的主要力源。
　　2.2、冲击地压发生外因。
　　（1）采深大应力高。随着煤矿工作面采深的加大，顶板的自重应力已超过煤层的抗压强度，较高的原岩应力易使煤体产生应力集中而破坏。
　　（2）煤柱集中应力的影响。为满足煤层防火的要求，相邻采区之间和上下阶段之间留有采区和阶段隔离煤柱，现场实测和数值计算结果表明，煤柱应力集中峰值范围为7-12m，当煤柱尺寸>12 m后，在煤柱内部将产生叠加应力，从而为煤柱冲击提供了基础应力条件。
　　（3）工作面采动集中应力和周期来压的影响。工作面超前支承压力集中范围为5-35m，应力集中系数为2.5，但基本顶的超前压力影响范围达120m。因此，工作面采动集中应力对工作面影响较为明显。
　　（4）工作面推采速度的影响。回采工作面推采过大后，工作面煤体集中应力得不到及时释放，容易造成应力集中，因此工作面推采速度也是影响冲击地压发生的因素之一。
　　（5）放炮诱发。回采工作面放炮容易造成煤岩体能量释放，因此工作面放炮是诱发冲击地压的主要工序，据统计，煤矿放炮诱发冲击地压占75%以上。
　　3、冲击地压灾害预测预报及治理
　　3.1、经验类比法
　　经验类比法是预测采区或工作面冲击危险程度和区域的常用方法。工作面开采或巷道掘进前，利用经验类比法对工作面进行冲击危险程度划分，采空区边缘、断层附近、煤柱区等均为冲击危险程度相对较高的部位，应优先进行防冲治理。
　　3.2、煤粉监测法
　　煤粉监测是操作方便、效果明显的一种冲击危险监测措施。监测方法：使用风煤钻钻眼，从孔口开始每米收集1次煤粉，并用弹簧秤称其重量记录在记录表上，每打完1个孔，必须立即将结果填入记录表，当监测煤粉量超过危险煤粉量时，预报有冲击危险。再利用电磁辐射法进行校核监测，当两种监测手段均有冲击危险时，应及时实施卸压爆破，炮后再打1-2个煤粉监测孔，校验卸压效果，如不能消除冲击危险，必须继续实施卸压爆破，直至消除冲击危险。
　　3.3、电磁辐射监测法
　　电磁辐射监测是近几年由中国矿业大学发展研究的一种新型冲击危险监测方法，利用KBD 5型流动电磁辐射仪和KBD 7电磁辐射监测系统对工作面进行电磁辐射监测。操作简便，实用性较强。
　　3.4、工作面矿压监测法
　　每班对上、下平巷超前支柱进行阻力监测，找出工作面超前支承压力影响范围及应力集中系数，确定超前支护距离及方式。根据阻力大小预报工作面顶板来压及应力集中区域。
　　3.5、微震监测法
　　利用短周期地震仪监测记录0.5级以上冲击发生的次数及冲击地压释放的能量。利用此趋势预测预报近期冲击地压发生的趋势及应力释放情况。在定位系统建成之前，采用现在的地震仪现行监测。
　　3.6、钻孔应力计监测法
　　在工作面上、下平巷超前100 m均匀埋设钻孔应力计，对巷道煤体应力变化情况进行监测。钻孔应力计设在上平巷下帮、下平巷上帮，孔口距底板0. 5m，沿煤层倾角布置，孔距20 m，孔深10 m。每小班监测2次，画出每台应力计的监测结果，找出应力集中地点及集中范围，配合其他手段实现工作面冲击危险的准确预报。
　　4、冲击地压治理的措施
　　根据施工技术、现场工作实际、施工观测记录和现场劳动组织管理，煤矿建立冲击地压治理的措施应该包括以下几个方面：
　　4.1、煤岩体冲击倾向鉴定
　　判别煤层和围岩冲击倾向的强弱，是预测和防治工作的基础。冲击倾向性是煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击地压发生的必要条件。
　　4.2、综合指数法
　　综合指数法是在分析各种采矿地质影响冲击地压发生因素的基础上，确定采掘工作面周围采矿地质条件的每个因数对冲击地压的影响程度，以及确定各个因数对冲击地压危险状态影响的指数，将其综合起来就可以形成冲击地压危险状态等级评定的综合指数法。冲击矿压危险状态是随着采矿地质条件的变化而在时间和空问上发生变化的，综合考虑南屯煤矿的实际情况，得出确定冲击地压危险程度的综合指数为0.84，有强冲击危险；下一步工作面的开采工作应与该危险状态下的冲击地压防治措施一起进行。
　　4.3、钻屑法及电磁辐射监测法
　　预测冲击地压的常规方法主要根据2个条件，一是煤的冲击倾向，二是支承压力带特征，即支承压力峰值大小及其距煤壁的远近。如果支承压力参数达到临界值，并且煤层又具有冲击倾向，那么冲击地压就有可能发生。而支承压力带参数的测定，一般多采用钻屑法探测。煤岩体的受载变形破坏过程及原岩应力区的重新分布变化，一般采用电磁辐射技术探测。。
　　4.4、开采解放层
　　为从根本上治理冲击地压，首先开采弱冲击倾向且没有出现冲击地压现象的煤层，然后在解放范围内开采有冲击低压的煤层。研究结果表明，在开采保护层后，被保护煤层的煤顶底板围岩应力得到较大范围和幅度的降低，直接底、直接顶、基本顶应力降低幅度约35%。实施解放层开采后，冲击现象明显降低。
　　4.5、合理开采
　　各煤层、水平、阶段、采区应按合理顺序开采，避免相向回采和形成孤岛煤柱。采用长壁开采方法，冒落法管理顶板。厚层坚硬砂岩顶板大面积悬顶时，应进行强行放顶。采用无煤柱护巷，尽量不留煤柱，少掘巷道。开拓巷道及永久峒室，应布置在岩层或无冲击地压危险的煤层中。
　　4.6、煤层注水
　　煤层注水可以使煤的结构发生改变，降低煤体的强度；使得煤体积蓄弹性能的能力下降，以塑性变形能方式消耗弹性能的能力增加。通过现场矿压观测记录的数据可知：煤层注水后，工作面支承压力的峰值降低，应力集中系数明显降低，顶板下沉速度明显增加，煤层的普氏系数降低，塑性增加。煤层注水可有效防治和减弱冲击地压的危险性。
　　4.7、爆破卸压
　　工作面开采期间，可对工作面煤体进行超前松动爆破和卸压爆破。松动爆破是一种超前治理措施，卸压爆破是一种被动卸压治理措施，当监测到有冲击危险后，应立即实施卸压爆破。卸压孔深7-10m，孔间距不>5 m，每次引爆4-5个卸压孔，以提高卸压效果。另外，还可在切眼掘进期间应用过大钻孔卸压措施；在煤柱集中应力区应用巷道卸压等措施。