[摘 要]地质体中常存在地质缺陷体，对工程的安全构成威胁，同时规模大的工程建设又会改变自然地质环境，可能引起一些地质缺陷体的恶化。在实际工程中，缺陷体也有可利用的一方面，煤矿的安全生产变得极为重要，而对高应力煤柱的冲击地压防治也始终处于探索阶段，而煤体的变形破坏与裂纹的发育过程密切相关，缺陷体从宏观看是岩体裂纹的起裂和扩展，所以利用缺陷体的破坏对冲击地压的防治进行探索研究。
　　[关键词]缺陷；冲击地压；介质
　　中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0366-01
　　前言
　　目前我国的能源结构仍以煤为主，随着煤炭工业现代化开采速度的提高，开采的深度迅速加大，冲击地压也变得日趋严重，特别是深部复杂部厚煤层开采的冲击地压安全防治已显得极为迫切。
　　煤矿冲击地压又称煤爆，它是一种发生在井巷或者回采工作面围岩（煤）体内，以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。常伴有巨大响声、煤体振动和冲击波。它往往造成采掘空间中支护设备的破坏及采掘空间的变形，严重造成人员伤亡和井巷的破坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。冲击地压是世界范围内煤矿矿井中最严重的自然灾害之一。灾害是以突然、急剧、猛烈的形式释放煤岩变形能，煤岩被抛出，造成支架损坏，巷道堵塞，并产生巨大的响声和岩体震动，震动时间从几秒到几十秒，冲出的煤岩从几吨到几百吨，记录到的矿山最大震级已超过里氏5级。由于冲击地压发生的原因极为复杂、影响因素颇多、灾害严重而成为岩石力学研究中的一个重大问题。
　　1 缺陷介质分类
　　岩体是经过地壳形成和形变两个历史阶段形成的，岩体包括结构面和结构体。其中：结构体是指在几何上和力学属性上都不含有显著结构面的岩石块体，结构体是构成岩体的基本岩石单元。结构面是地质历史发展过程中，在岩体内形成具有一定方向、一定规模、一定形态和特征的面、缝、层、带状的地质构造，即为工程岩体中几何属性或力学属性上的不连续面，正是这种不连续面的存在，使工程岩体失去其连续性和不完整性，从而导致工程地质的复杂性。因此，地质缺陷（体）一般定义为对工程安全产生不利影响的，或者说威胁工程安全的地质结构。按地质缺陷的成因进行分类，可分为以下几类。
　　（1）原生地质缺陷
　　原生地质缺陷是指在成岩过程中形成的对工程安全不利的结构面，包括①沉积成岩过程中形成的原生软弱夹层，如坚硬石灰岩中夹薄层的泥灰岩、页岩等，沉积间断所形成的不整合面和古风化夹层，这些夹层在构造运动和地下水作用下容易软化，导致强度降低并成为相对阻水层：②火成结构面，即在岩浆侵入、喷溢、冷凝过程中所形成的结构面，规模较大的软弱结构面往往是侵入岩体与围岩的接触界面、软弱的蚀变带、挤压破碎带，这类结构面多呈现张开的特性，成为裂隙水的重要通道并且遇水往往容易软化；③变质结构面，即为在变质作用中形成的云母、绿泥石等构成的软弱结构面，这类结构面的强度较低并容易软化。
　　（2）构造地质缺陷
　　构造地质缺陷是指在构造应力作用下岩体形成的断裂和破碎带，是工程建设中最常见的一类地质缺陷，包括断层、层间错动带、节理、劈理等构造结构面。构造地质缺陷的工程地质性质与其形成的力学机制密切相关，张扭性的构造地质缺陷一般成为重要的裂隙水通道；而压扭性的构造地质缺陷形成中一般产生软弱的构造岩，如断层泥等，所以往往成为相对阻水的软弱结构面。
　　（3）次生地质缺陷
　　次生地质缺陷主要是那些有一定规模、延伸到岩体较深部位的风化裂隙、卸荷裂隙、次生夹泥层等。因为深度较浅的次生结构面在坝基基坑开挖时能清除或进行较好的处理。各类地质缺陷的共同点就是不连续性，对工程的渗流、变形、强度及稳定构成威胁。地质缺陷对工程安全的影响是由其工程地质特性决定的。
　　（4）工程缺陷
　　工程缺陷主要是在工程施工中人为造成的地质缺陷结构。煤矿压力控制中常用的钻孔、卸压巷道等都属于工程缺陷。与传统缺陷定义性质有所不同，工程缺陷可以以理解为工程施工中造成的不良地质条件，也可以定义成为达到某种特殊用途而人为制造的缺陷结构。
　　2 缺陷介质特征
　　采矿工程面对的介质是由各种岩石组成的地质体，是在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带、接触带、片理等）分割下形成的有一定结构的地质介质。由于岩体在其形成和存在的整个地质历史时期中，经受过多种复杂而不均衡的地质作用，使其工程性质变得复杂，其复杂性表现为：
　　（l）不连续性
　　岩体中存在着各种结构面，从岩体整体看是不连续的介质，导致岩体力学性质与连续介质有很大差别。
　　（2）非均匀性
　　岩体的物理力学性质随空间位置不同而有性质的差异，岩体的这一特性，使其试验结果具有离散性。
　　（3）各向异性
　　岩体中结构面的分布有一定的方向，导致岩体性质随岩体结构取向而有差异。
　　（4）岩体中存在着不同于自重应力场的天然应力场。
　　（5）岩体中的水、温度、应力场，对岩体性质有较大影响。
　　地下采矿工程中面对的工程岩体不仅具有上述特征，而且还存在断层、空洞、断裂面等缺陷。缺陷的存在能从根本上控制缺陷周围介质的力学性质和工程稳定性，表现为缺陷周围应力环境发生重大变化、缺陷体与周围介质的力学性质有本质区别。
　　缺陷介质引起应力变化。缺陷的存在，打破了岩体原来的连续性，改变了其力学的传递性质，往往造成局部应力集中现象。
　　3 结语
　　缺陷介质改变煤岩体的均质度。缺陷体本身及其周围介质的单元力学性质发生突变性（跳跃性）变化，表现为不同单元的强度、弹性模量、泊松比等参数的高度差异性，这种局部区域介质力学性质、工程稳定性的突变现象，改变了该区域煤岩的均质度，使得该区域煤岩的均质度降低。
　　参考文献
　　[1] 宋振骥，实用矿山压力与控制[M].中国矿业大学出版社，198.8.
　　[2] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制，[M].煤炭工业出版社，198.4.
　　[3] 唐春安等，岩石微破裂损伤演化诱致突变的数值模拟，[J].《岩土工程学报》，1998.11.
　　作者簡介
　　于兴龙（1983—），男，山东泰安人，助理工程师，从事煤矿矿井建设工作多年，在国家核心期刊发表论文多篇。