上覆岩层状况（包括坚硬顶板、巨厚覆岩）也是 影响冲击地压是否发生的重要因素，在受到采动影响 的条件下，由于坚硬顶板不能及时垮落，大面积悬顶 而导致应力和能量集聚,从而形成动载诱发冲击地压 或矿震，如新汶、大同和兖州等矿区。
　　今后应针对我国深部煤炭资源开采的实际情况， 研究深部煤层地质构造特征，探索煤层、顶底岩层空 间结构、宏观力学性质与动力突出之间的关系，从本 质上把握煤、岩石的宏观力学特性及其冲击倾向性的 内在属性;研究煤层断层褶曲构造特征与构造应力分 布规律，建立地球物理信号精细探测响应特征和反演 解释理论和综合探测方法;研究煤岩石矿物成分和细 观结构与冲击倾向性的耦合关系和模型描述，构建 煤、岩石组分和细观结构冲击倾向性的判别准则。
　　3.2煤矿冲击地压的发生机理
　　如前所述，我国是世界上采煤量最多的国家，也 是冲击地压发生最多的国家，因此学术界对煤矿冲击 地压发生的机理非常活跃，将冲击地压过程作为动力 稳定性问题进行分析，基于弹性、塑性理论和稳定性 理论，对冲击地压的机理进行了深入的研究，先后提 出了刚度理论、强度理论、能量理论、冲击倾向理论、 变形系统失稳理论、剪切滑移理论、三准则理论、"三 因素"理论、强度弱化减冲理论、复合型厚煤层"震 冲"机理、岩体动力失稳的折迭突变机理、冲击启动 理论、煤岩组合冲击机理、冲击地压和突出的统一失 稳理论等123-25。文献资料表明，我国是提出冲击地 压机理和理论最多的国家。
　　冲击机理研究大致可分为3类:第1类是从研究 煤岩材料的物理力学性质出发,分析煤岩体失稳破坏 特点以及诱使其失稳的固有因素，同时利用混沌、分 叉等非线性理论来研究冲击失稳过程;第2类是从研 究突出区域所处的地质构造以及变形局部化出发，分 析地质弱面和煤岩体几何结构和冲击地压之间的相 互关系;第3类是研究工程扰动（如放炮所产生的震 动波等）和采动影响与冲击地压之间的关系。
　　应当指出，尽管目前关于冲击地压发生机理的观 点或学说较多，但还不能有效用于解释和指导冲击地 压的监测与防治。例如比较有影响的''三因素"理 论，认为发生冲击地压必须同时具备三因素，即内存 因素煤岩体具有冲击倾向性，应力因素即有超过煤岩 体破坏强度的应力作用，结构条件即具有弱面和容易 引起突变滑动的层状介面，只有同时具备这3个条件 才会导致冲击地压的发生，否则不会发生冲击地压。 但如前所述，在一些测定为无冲击倾向性煤层的矿井 也发生了冲击地压。
　　究其原因，并不是学者们在冲击地压机理方面的 研究方法不对，问题的关键在于如前所述冲击地压存 在3种不同的分类，每一种理论可以去解释一种条件 下发生的冲击地压，很难用统一的理论去解释所有的 冲击地压现象。同时，冲击地压的机理研究非常重 要,只有充分理解了其机理才可能采取合理的监测与 防治措施。
　　深部煤矿开采过程中的应力场与能量场的动态 演化与发展必然为冲击地压的孕育、发生和发展创造 条件。冲击地压是_种能量释放在时间上非稳定、在 空间上非均匀的过程；即从时间上看,煤岩体中能量 释放速率大于消耗能量速率，则系统的破坏是不稳定 的;从空间上看,各点处的能量释放量构成了空间能 量释放梯度。在总释放量相同的条件下，如果能量释 放的空间分布是不均匀的，或者说是集中在某_点或 某几点上,则在这些点上所释放的能量就有可能克服 周围煤岩体的阻力，从而形成冲击地压等动力灾害。 在高应力和强扰动的深部开采环境中，采动空间能量 场的时空演化过程直接决定了冲击地压的发生特点 和孕育条件。这种冲击地压的能量场观点就有助于 我们去研究区域性监测技术，例如地震波CT技术和 微震监测技术。
　　随着开采深度和开采扰动的增加，多因素耦合致 灾机理的特点也越发明显26-27]。研究深部裂隙煤岩 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,利用非线性分叉理论和混沌动力学 来研究煤岩体细观破裂演化诱致煤岩体发生的冲击 地压的全过程应成为今后主要的攻关方向，也必将为 探索冲击地压灾害机理与防治的新途径。 3.3采动覆岩空间结构运动与冲击地压孕灾过程我国煤矿普遍采用长壁开采方法，随着采场的不 断推进，覆岩空间结构是在变化之中，其采动应力的 大小和分布范围也是在变化之中，存在''第_次来 压"和"正常推进"两种采动应力分布特征。针对深 部开采条件下覆岩空间结构运动与采动应力场耦合 特点以及应力与能量突变的动力学过程，我国学者提 出了"覆岩空间结构-空间应力场-区域性冲击"与 ''局部应力异常-微震"的深部动力灾害多尺度非线 性动力学模型128 ,研究相邻采场的影响、多层结构运 动引起的多次冲击和矿震、采空区_次''见方"和多 重"见方"等阶段引起的冲击地压等，采用"动-静应 力场理论"进行工作面巷道的合理布置和评价冲击 危险区，从而揭示不同尺度、不同量级动力灾害相互 耦合的孕灾过程和触发机制。
　　根据姜福兴的研究,典型的覆岩空间结构可分为 4种128-29    面采空（四周为实体煤）的首采工作面，两面采空的工作面，因跳采而留下的三面采空孤岛工 作面，因跳采和厚煤层由分层转为放顶煤开采而形成 的四面采空的孤岛工作面。从开采技术因素来看，要 尽量避免由于开采设计方案不合理或由于采掘接替 紧张而形成的孤岛工作面。在四面采空的孤岛工作 面空间结构中，当放顶煤工作面推进到接近上分层工 作面的停采线时，煤柱将发生2种可能的灾害：一是 煤柱突然破裂失稳,发生冲击地压或煤层突出；二是 煤柱逐渐破裂，工作面巷道围岩快速变形从而封堵巷 道和工作面内煤壁大面积片帮。
　　今后要进一步研究深部煤炭开采中上覆岩层整 体弯曲带中三维宏观应力场的时空分布规律,探索长 壁工作面在不同采场结构参数和不同开采方法条件 下的采动应力场在上覆岩层弯曲带和断裂带中分布 与转移特征，研究直接顶和基本顶在裂隙与垮落过程 中的应力变化特征，研究煤柱和巷道围岩中采动支承 压力分布规律和位移变形的变化规律,揭示煤岩动力 灾害的采动效应机理。研究煤层厚度、工作面长度与 推进速度等参数对基本顶和直接顶破断与垮落过程 的影响规律,探索不同层位关键岩层的破断形式、影 响范围、瞬间能量释放和传播的岩体动力学效应，得 到坚硬顶板第1次裂断或周期性裂断时的能量释放 特征。探索局部动力灾害的耦合效应、激增机制及诱 发顶板与巷道整体动力失稳的互馈效应与触发条件， 建立考虑覆岩结构局部动力破坏与支护体系互馈作 用的覆岩空间运动及变形的理论模型和调控方法。
　　3. 4煤矿冲击地压的监测预警技术与综合防治方法
　　近年来我国在冲击地压监测预警技术方面取得 了长足进展些高技术含量的监测设备被引入到冲 击地压的监测预警中来。目前,我国煤矿监测预警冲 击地压的主要方法有矿压观测法、钻屑法、顶板动态 仪、钻孔应力测量法、电磁辐射法、地音法、微震法、地 震CT技术、电荷感应监测技术。从物理本质分类， 矿压观测法、钻屑法、顶板动态仪、钻孔应力测量法属 于基于岩石力学原理的直观接触式监测方法，主要以 监测冲击地压发生前围岩变形、离层、应力变化、动力 现象等特征为主;而电磁辐射法、地音法、微震法、地 震CT技术、电荷感应监测技术属于地球物理方法。 地音和微震都是的监测煤岩破裂时的震动效应，区别 在于各自接收震动事件的频率范围不同。地音接收 高频低能事件，而微震接收低频高能事件。电磁辐射 法和电荷感应监测技术主要是测量煤岩体内应力集 中程度，地震CT技术是通过声发射来反演煤岩体内 的应力分布图像。在上述各种方法中，钻屑法、微震 法和地音法是较常用的冲击地压监测手段。钻屑法 由德国首先提出，我国《冲击地压煤层安全开采暂行 规定》和《煤矿安全规程》都将钻屑法作为确定冲击 危险程度和采取措施后的效果检验方法。微震法和 地音法在我国一些冲击地压灾害严重的煤矿都已应 用，如新汶华丰矿、徐州三河尖矿、义马千秋矿和抚顺 老虎台矿等。
　　窦林名研制了 Seicom分布式广域网微地震监测 系统和KJ -100顶板离层遥测监控系统,并进 行了矿震远程监测系统的建设，可以在实验内和监测 矿井同时分析实测数据。姜福兴自行研制了 "震动 场-应力场体化监测预警系统2],通过微震监测 技术监测煤岩体在变形和破坏过程中，裂纹产生、扩 展、摩擦时内部积聚的能量以应力波的形式释放，产 生微震事件,借助专业化的数据处理软件，能够实现 在三维空间中实时准确地确定岩体中微震事件发生 的位置、量级，从而对煤岩体的变形破坏的活动范围、 稳定性及其发展趋势做出定性、定量评价，确定危险 区域;通过监测采动应力变化，比较不同时刻每个测 点的相对应力的变化量和应力梯度等值线的变化，可 以评价冲击危险性和冲击危险区域。这种具有我国 自主知识产权的"震动场-应力场体化监测预警 系统，同时监测微地震定位和采动应力的变化，目前 在我国60多个煤矿应用，已经成为实时冲击危险性 预警的主要手段。该多指标预警系统在原理上优先 于单指标的在原理上优先于波兰的ARAMIS MPE微 震监测系统，并实现了远程数据传输和实测数据分 析。天地科技股份有限公司采矿所也开展了采用便 携式微震仪对解危效果井下检验的尝试B2-33。
　　由于冲击地压发生机理的复杂性,冲击危险的前 兆信息及多参量监测判别技术正逐渐成为冲击地压 主要监测预警模式，其原理如图2所示。应当指出， 不同监测系统的监测原理不同，监测对象、有效精度、 监测范围也不同，如何从这些前兆信息中判别得出的 正确的预警结果仍有很长的路要走。例如义马千秋 煤矿虽然安装了 ARAMIS、ESG微震监测系统和KBD -5、KBD -7电磁辐射仪等监测设备,但还是未能对 2011年发生的"11 .3"冲击地压事故做出预测预报。

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