井巷或工作面周围岩体，由于采动应力或顶板大 面积悬顶突然破断或矿震诱发而产生突然剧烈破坏 的动力现象，经常是煤柱或巷道围岩大面积的冲击突 出而发生整体井巷结构失稳，如图1(c)所示。如孤 岛工作面的开采、煤柱的回收、坚硬顶板下的煤层开 采等。例如2008 -06 -05千秋煤矿发生的一起冲击 地压事故,采场围岩瞬间释放的巨大能量致使105 m?长的巷道工程发生冲击突出破坏。在煤炭开采实践中，第2,3类的冲击地压所引发 的破坏通常比第1类更剧烈，这类冲击地压冲出煤量 大、动能多、震动大,往往造成巨大的破坏和严重后果。2冲击地压发生机理与防治研究中的关键科 学问题
　　生产实践表明煤矿冲击地压这种动力灾害现象 发生时一般没有明显的宏观前兆，具有突发性、瞬时 震动性、巨大破坏性特征，事先难以确定发生的时间、 地点和强度。从力学本质上讲煤矿冲击地压是特定地 质赋存条件下的煤岩体系统由于采矿活动在变形破坏 过程中能量的稳定态积聚、非稳定态释放的非线性动 力学过程，是其外部荷载环境、内部结构、构造及其物 理力学性质的综合反映，其形成过程非常复杂,涉及地 质、采矿、地球物理、岩石力学和非线性动力学等交叉 学科，同时该问题具有明显的时空演化特征。
　　与地下厂房、水电硐室、地铁隧道等其它行业地 下工程相比，煤矿开采具有十分鲜明的特征：①开采 空间范围大。我国深部煤矿普遍采用长壁开采方法， 形成了数十万甚至数百万立方米的开采空间，开采范 围之大、采动波及之广是其他任何地下工程不能比拟 的。②开采扰动强烈。大空间快速推采的长壁开采 方法对围岩形成强烈开采扰动，引起上覆岩层垮落、 地表大面积变形沉降，尤其是对于深部一矿一面集中 开采的千万吨级矿井而言，开采所导致大范围的强烈 扰动更是浅部开采和其它地下工程所不能比拟的。 ③介质属性和应力状态复杂。除了深部煤田地质赋 存条件的复杂性外，大范围开采对采掘空间周围煤岩 体形成反复扰动，使之多次经历变形、破坏过程，致使 煤岩体的介质属性既具有断续结构特征，又具有破断 介质属性;工作面处于高地应力和强卸荷共同作用 下，采掘诱致地应力重分布时空关系复杂，高应力释 放、转移、传递引起的煤岩体能量耗散与能量释放过 程的动力学特征明显，极易诱发冲击地压动力灾害。
我　　国学者通过多年研究，提出煤炭开采中冲击地 压机理和防治技术领域需解决的4个关键科学问题：
　　(1)地质赋存条件对冲击地压的作用机制及量 化分析方法。
　　在长期的地质演变过程中深部煤岩体内蕴藏着 巨大的变形能，其储能程度和原岩应力分布既取决于 煤岩体的硬度、致密性和矿物成分，也取决于地质构 造、断层、褶曲的程度。同时深部煤层开采时坚硬顶 板(特别是厚层砂岩顶板）的运动失稳也是导致矿柱 和采场巷道工作面发生瞬时冲击动力灾害的诱因。 因此冲击地压灾害与煤岩组分、断层、褶曲、原始应力 场和构造应力异常密切相关，如何科学定量描述地质 赋存条件的作用机制及其与煤矿冲击地压灾害的相 关性是_个共性科学问题。通过研究这_科学问题， 揭示煤岩体的冲击倾向性、地质构造和原岩应力条件 对煤矿深井动力灾害成灾的作用机制。
　　(2)深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动 力响应特征。
　　深部煤岩体通常为含有节理裂隙的层状结构。 深部煤炭的集中开采强烈扰动使得采场和巷道周围 的煤岩体不可避免地发生变形和破坏从而形成断续 结构。在多次开采扰动和长期的流变过程中，这种断 续结构煤岩体会出现新的破裂和强度不断衰减的循 环过程，从而导致大变形、强流变和超低摩擦效应，在 一定条件下将会引起冲击地压动力灾害。在深部煤 炭开采工程中，巷道围岩的破坏并不意味着巷道的失 效，围岩的突发性动力破坏是由于断续煤岩体结构特 征、外载荷作用、岩石卸压与能量释放的共同作用结 果。因此通过探索深部断续煤岩体的变形破坏规律 和工程动力响应特征这一科学问题，研究断续煤岩体 结构特征及破裂后的变形破坏特征，研究允许围岩破 坏但限制其变形发展的稳定条件，从而搞清楚巷道围 岩破裂后（峰后）的力学响应、围岩失稳特性及其演 化规律和动力失稳控制对策。
　　(3)采动应力分布、能量场的时空演化规律与多 因素耦合致灾机理。
　　开采前煤岩体处于深部三维应力平衡状态下，开 采活动打破了原有的应力平衡,导致采场三维空间中 的宏观应力场与能量场的重新分布，这种应力场与能 量场的动态演化与发展必然为动力灾害的孕育、发生 和发展创造条件。因此通过研究采动应力分布和能 量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理，可以揭 示深部裂隙煤岩体在开采过程中的能量积聚与释放 机制、能量场的时空演化规律以及动力灾变的能量触 发条件，提出基于能量突变的深部煤岩体动力失稳的 模型与判别准则和能量分析体系。
　　(4)冲击地压的多参量监测预警与防治的理论 与方法。
　　在冲击地压动力灾害孕育发展过程中，煤岩体中 应力状态将发生变化并同时伴随能量的释放，其中， 微震、声发射、电磁辐射就是这种释放过程的物理效 应之_。研究煤岩体在变形破坏过程中的应力、微 震、声发射、电磁辐射等前兆信息规律，通过监测、分 析井巷和采场附近煤岩体的应力变化及微震、声发射 和电磁辐射活动等前兆信息的多参量动态变化趋势, 就可以建立冲击地压监测预警系统进行预警预报和有 效防治。同时从冲击地压等动力灾害发生的条件入 手,探讨开拓开采巷道布置方式、开采顺序、保护层开 采等方法控制应力分布的机理;研究新矿井在开采设 计阶段或已生产矿井对未开采区域进行合理开采设计 与保护层开采对防止冲击地压等动力灾害发生的机 理,提出煤矿深部开采的优化开采设计理论与方法。
　　3冲击地压发生机理与防治技术研究现状及 存在问题
　　3.1煤矿发生冲击地压的地质构造条件及相互作用 机制
　　深部煤矿冲击地压的形成与矿井深部区域地质 特征、构造形成演化过程及区域应力环境等因素有着 密切的关系，深部煤层所经历地质演化控制着煤层的 产状、展布和厚度，影响着地质构造的赋存、构造应力 场或残余应力场的分布。地质的动力运动产生了多种 地质构造,而这些构造的特征直接决定着矿井地质灾 害的发生条件，也是诱发煤矿冲击地压的主要因素。 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地质条件。
　　煤层冲击倾向性指标最早由波兰学者提出，我国 目前用弹性能指数、冲击能指数、动态破坏时间和单 轴抗压强度4个指标作为煤层的冲击倾向性指标。 通过对近10年我国发生冲击地压的矿井进行统计发 现,其中强冲击倾向性占29%,中等冲击倾向性占 8%,弱冲击倾向性占38%,未做冲击倾向性鉴定占 25%,说明大部分发生冲击地压矿井的煤层都具有冲 击倾向性。但在_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。考虑到实验室内进 行的煤岩冲击倾向性测定只是针对煤岩样进行的单 轴实验，未能体现煤岩体大尺度结构面和地应力的影 响，建议将煤岩的冲击倾向性与煤岩结构、地质异常 条件、煤岩受力状态和采动影响等因素联系起来对煤 层冲击危险性进行综合评价。
　　诱发冲击地压发生的另_个主要地质因素为断 层和褶曲等地质构造，国内外学者研究了煤矿冲击地 压的发生与向斜轴部、特别是构造变化区、断层附近、 煤层倾角变化带、煤层褶皱、构造应力带等区域的关 系&6_18。我国学者一个重要的研究进展就是发现了 不同断层类型与冲击地压发生的关联性E9],地质构 造控制的冲击地压分为增压和减压2种类型,工作面 过逆断层时为增压型，如义马、鲍店等矿区的向斜冲 构造,容易引发强烈的冲击地压；工作面过正断层时 为减压型，不会发生冲击地压。义马煤田位于东北边 界的岸上断层、西北边界的扣门山一坡头断层及南部 边界的F16逆冲断层所组成的三角形断块范围内，位 于这一范围内的跃进煤矿和千秋煤矿都是冲击地压 的重灾区。2011 -11 -03,义煤集团千秋煤矿21221 掘进工作面下巷发生能量0.35 GJ、震级4.1级的冲 击地压事故，造成10人死亡,60余人受伤。
　　确定断层和褶曲等地质构造类型非常重要。目 前对诱发深部煤矿冲击地压的地质条件的精细探测 主要集中在煤层赋存形态和小断层的精确描述。国 内外在对地质构造的探测技术主要有探地雷达技术、 TSP超前地质预报技术、三维地震勘探技术等。而对 于探测数据的成像方法研究动向则是从各向同性叠 前时间成像向各向异性叠前深度成像发展120-22。

---

期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
　　本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。

---

　　【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。