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【摘 要】随着采矿工业和其他科学技术的发展，人们越来越认识到矿山压力具有一定的规律，只要认真开展地压研究，掌握地压的规律，遵循矿山地压规律，才能为矿井开拓、巷道布置、巷道支护及采区地压管理提供切实可行的安全技术措施。基于此，本文就井下地压管理进行分析与研究。
【关键词】井下；地压；管理
一、地压的概念
（一）地压现象和地压
在原岩中开掘空间（井巷或采场）后，将引起空间周围岩体的应力重新分布，出现次生直力，围岩产生变形、移动或破坏，支护体也随之出现变形、移动或破裂、折断等一些特殊的力学现象。通常把次生应力引起围岩及支护体的变形、移动和破坏的全过程称为地压现象。在脆性岩体中，可能发生冒顶、片帮等围岩的破坏现象；在塑性岩体中，围岩向巷道空间产生较大的变形，表现为巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等现象。这些现象都是地压显现的必然结果。
所谓地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支护体的作用力。地压的大小，不仅与岩体的应力状态、岩体的物理力学性质、岩体结构有关，同时，还与工程性质、支护类型及支护时间等因素有关。
显然.当围岩的次生应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷也可以不加支护而能在一定时期内维持稳定。当次生应力超过了围岩强度极限时，为了维护井巷断面形状，并保持其稳定，必须采取支护，这时，地压是由围岩和支护体共同承受。
可见.作用在支护体上的压力仅是地压的一部分，为此，把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支护体上的压力称为“狭义地压”，将岩体内部原岩作用于围岩和支护体上的压力称为“广义地压”。
（二）地压的分类
地压的显现使岩体产生变形和各种不同的形式的破坏。为了便于分析各种不同性质的地压，按其表现形式，将地压分为以下四类：
1.变形地压。在大范围内岩体因变形、位移收到支护体的抑制而产生地压。变形地压的特点表现为围岩和支护体的相互作用，变形地压的大小既取决于围岩的应力状态，又决定于支护体的类型和支护时间。变形地压按岩体变形形态的特征又可细分为：弹性变形压力、塑性变形压力和流变压力。
2.散体地压（亦称松动地压）。由于开挖，在一定范围内，滑移或塌陷的岩体以重力的形式直接作用与支护体上的压力称为散体地压或松动地压。这种压力直接表现为载荷。在开挖巷道中，通常是顶压大，侧压小，底压更小，甚至没有。
3.冲击地压。冲击地压又称岩爆，它是在围岩积累了大量的弹性变形能力之后，突然释放出来所产生的压力。因此，冲击地压是一种类似爆炸的地压现象。冲击地压产生的原因是围岩应力超过其弹性极限，在岩体内积聚的弹性变形能突然猛烈的释放造成的。冲击地压多发生
4.膨胀地压。在泥质或炭质页岩中的巷道，常发生顶板下沉、底板鼓起、两帮突出等现象，并造成支护体破坏。岩体这种吸水后大变形的破坏现象称为膨胀现象，由于产生的压力称为膨胀压力。
二、地压管理防治技术
（一）造成地压灾害的原因
在地下开采过程中容易受到断层、节理的影响，地压显现频繁，给矿山生产带来了较大的安全隐患及不可靠因素，致使在生产过程中安全性较差。很多矿山急需缩短投资回收期，在前期资料不足的情况下，就组织施工建设，容易造成穿越断层时，没有相应的技术措施而出现了大量的冒落、变形、断层面发生位移，最终导致无法使用；而采区回采时，由于设计、施工等不合理，造成采区压力大，出现了较大的局部区域地压显现，矿柱大多挤压变形，导致无法进行后期的回收，且由于地压显现频繁，造成一定的损失与贫化。
众所周知，发生地压活动的原因有2个方面：一是人为因素；二是自然因素。其具体表现为：
1.由于地质构造原因，造成的地压活动。由于断层、节理及伴生断裂构造的影响，地压显现明显。
2.设计不合理。一是上下中段矿柱的相对位置不合理，造成上中段的矿柱悬空；二是采区暴露面积过大，造成围岩失稳；三是顶板厚度较薄，造成顶板中间拉应力较大，产生剪破坏地压显现。
3.支护不合理。由于岩体力学性质分析问题，造成选用支护方式盲目选取，或支护强度不够，形成的局部地压显现。
4.管理问题。管理疏忽大意，检查不全面，没有认真执行有关安全管理措施，形成的慢性地压显现。
5.其他原因。如由于井下爆破振动、违反操作规程等造成的其他地压显现。
（二）地压防治措施
地压防治措施要因地制宜、因时制宜，不同的矿山和不同的区域范围内要分别对待。从大的方面讲，地压防治措施有“规避”、“转移”、“监管”及其“组合”等策略，即：“规避”是指避开断层、破碎带及节理发育的区段；“转移”就是将压力转移到矿柱或人工支架上；“监控”就是进行井下地压检测监控，包括对人员的监管；“组合”，顾名思义就是将几种方法组合防治地压显现。
1.巷道的地压防止措施
（1）巷道要规避开地压的影响
主要巷道掘进时，尽可能的情况下避免穿过断层和破碎带、松软带。对于必须穿过的，根据岩层性质和地压显现特性选择合理的巷道位置和采用合理的掘进破岩工艺。
选择合理的巷道位置。对于巷道位置的选择主要遵循两条原则。
一是岩石性质。尽量将巷道布置在遇水膨胀量小，质地均匀、较坚硬的岩石内，尽量规避开破碎带和断层带。
二是支承压力的影响。巷道布置时，除了避免支承压力的影响，还要避开采场上下固定支承压力的影响范围，应把巷道布置在应力降低区域或原岩应力区内。
采用合理的破岩工艺。在松散破碎岩层中，采用微差爆破或光面爆破，减少爆破对围岩的破坏。
（2）巷道的地压转移措施 采用合理的巷道断面形状，充分利用巷道自身的荷载能力。巷道断面的长轴应与最大压力来压方向基本一致，如对于东西走向的来压，巷道的长轴为东西方向。若地压较小时采用直墙拱形断面；若水平压力较大，而垂直方向压力较小时，选用娶墙或矮墙半圆拱；若垂直压力较大，而水平方向压力较小时，采用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面。
采用经济、技术可行的支护形式。为保障支护类型和参数的合理性，必须考虑矿区工程地质构造、围岩的地质特征、大小断裂构造、岩石整体性、地压力的大小、开掘后的围岩变形等特征，特别是围岩节理裂隙发育状况及空间的组合关系，用以判断围岩的稳固性，然后根据围岩的稳定等级、巷道跨度、工程性质和服务年限等确定合理的支护类型和参数，必要时要进行一些参数验算。常用的支护类型有：木支架、金属支架、装配式钢筋混凝土支架、拱形砌碹支护以及锚杆支护、喷浆和喷射混凝土支护等。
2.采场地压管理技术措施
随着科学技术与经济的发展，地压管理措施也在生产过程中得到了相应的发展，现阶段主要的地压规避措施有以下几种。
①设计合理的采场顶板暴露面积及跨度。结合矿岩的赋存条件，合理确定矿块的结构参数，有效利用围岩的稳固性，保障回采工作顺利进行。实践证明井下采区空间的稳固性不仅与矿岩的稳固性和围岩的地压有关，也与暴露面积和跨度有关，在同样的地质条件下，选择合理的暴露面积和跨度，能有效转移顶板来压，保障采空区的稳固性。
②采用稳固性较强的几何形状控制地压活动。在生产实践中我们知道到：拱形或矩形开采空间长边与最大主应力方向平行时，有利于开采空间的稳固性，设计时我们可以充分利用这一特性。
③坚持正规循环作业，加快工作进度，缩短作业人员在危险区的暴露时间。地压显现有一定的实效性，围岩的稳固性会随着时间的增长而降低，围岩中闭合的裂隙会随时间的推移，在应力作用下开裂并纵深发展，暴露后的矿岩会受风化和水的作用而降低强度，所以提高开采强度缩短回采时间有利于规避地压灾害的产生。
④遵循矿岩的构造特征，合理避开弱面。在设计施工时积极考虑规避开矿岩中的裂隙（断层）、弱面、节理、层理的方向，采用顶板暴露面与裂隙或节理垂直或交差的方式布置采区，增加顶板的稳固性。
⑤设计合理的爆破参数，减少爆破地震效应，从而规避开一部分爆破冲击波对采场影响。爆破时产生的地震效应，会造成两帮和顶板开裂，破坏其稳固性，同时起爆的炸药量越大，地震效应也就越大。尽量采用微差爆破或光面爆破，以减少对顶板及两帮的破坏，达到稳固的状态。
结束语
地压防止的措施主要有以上几种，对于地压管理者不仅需要利用已有的技术经验，还应从矿体赋存条件、经济技术和环境影响等方面进行综合性分析、解剖，从而找出合理的地压管理措施，进而降低矿山企业安全生产的风险程度，提高井下作业人员的安全系数，以达到最优的安全风险、减少事故发生和降低企业安全投资。
参考文献：
[1]刘绍君，胡宪铭.南非金矿深部开采中的地压管理技术[J].中国矿山工程，2013，06：41-45+52.
[2]谢志华.赣南钨矿地压评价方法及地压区回采研究[D].江西理工大学，2009.
[3]任勇杰.新汶矿区深部冲击地压防治与管理技术研究[D].山东科技大学，2006.
[4]陈竹.基于Web的地压实时监测系统的设计与实现[D].武汉科技大学，2014.
【关键词】井下；地压；管理
一、地压的概念
（一）地压现象和地压
在原岩中开掘空间（井巷或采场）后，将引起空间周围岩体的应力重新分布，出现次生直力，围岩产生变形、移动或破坏，支护体也随之出现变形、移动或破裂、折断等一些特殊的力学现象。通常把次生应力引起围岩及支护体的变形、移动和破坏的全过程称为地压现象。在脆性岩体中，可能发生冒顶、片帮等围岩的破坏现象；在塑性岩体中，围岩向巷道空间产生较大的变形，表现为巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等现象。这些现象都是地压显现的必然结果。
所谓地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支护体的作用力。地压的大小，不仅与岩体的应力状态、岩体的物理力学性质、岩体结构有关，同时，还与工程性质、支护类型及支护时间等因素有关。
显然.当围岩的次生应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷也可以不加支护而能在一定时期内维持稳定。当次生应力超过了围岩强度极限时，为了维护井巷断面形状，并保持其稳定，必须采取支护，这时，地压是由围岩和支护体共同承受。
可见.作用在支护体上的压力仅是地压的一部分，为此，把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支护体上的压力称为“狭义地压”，将岩体内部原岩作用于围岩和支护体上的压力称为“广义地压”。
（二）地压的分类
地压的显现使岩体产生变形和各种不同的形式的破坏。为了便于分析各种不同性质的地压，按其表现形式，将地压分为以下四类：
1.变形地压。在大范围内岩体因变形、位移收到支护体的抑制而产生地压。变形地压的特点表现为围岩和支护体的相互作用，变形地压的大小既取决于围岩的应力状态，又决定于支护体的类型和支护时间。变形地压按岩体变形形态的特征又可细分为：弹性变形压力、塑性变形压力和流变压力。
2.散体地压（亦称松动地压）。由于开挖，在一定范围内，滑移或塌陷的岩体以重力的形式直接作用与支护体上的压力称为散体地压或松动地压。这种压力直接表现为载荷。在开挖巷道中，通常是顶压大，侧压小，底压更小，甚至没有。
3.冲击地压。冲击地压又称岩爆，它是在围岩积累了大量的弹性变形能力之后，突然释放出来所产生的压力。因此，冲击地压是一种类似爆炸的地压现象。冲击地压产生的原因是围岩应力超过其弹性极限，在岩体内积聚的弹性变形能突然猛烈的释放造成的。冲击地压多发生
4.膨胀地压。在泥质或炭质页岩中的巷道，常发生顶板下沉、底板鼓起、两帮突出等现象，并造成支护体破坏。岩体这种吸水后大变形的破坏现象称为膨胀现象，由于产生的压力称为膨胀压力。
二、地压管理防治技术
（一）造成地压灾害的原因
在地下开采过程中容易受到断层、节理的影响，地压显现频繁，给矿山生产带来了较大的安全隐患及不可靠因素，致使在生产过程中安全性较差。很多矿山急需缩短投资回收期，在前期资料不足的情况下，就组织施工建设，容易造成穿越断层时，没有相应的技术措施而出现了大量的冒落、变形、断层面发生位移，最终导致无法使用；而采区回采时，由于设计、施工等不合理，造成采区压力大，出现了较大的局部区域地压显现，矿柱大多挤压变形，导致无法进行后期的回收，且由于地压显现频繁，造成一定的损失与贫化。
众所周知，发生地压活动的原因有2个方面：一是人为因素；二是自然因素。其具体表现为：
1.由于地质构造原因，造成的地压活动。由于断层、节理及伴生断裂构造的影响，地压显现明显。
2.设计不合理。一是上下中段矿柱的相对位置不合理，造成上中段的矿柱悬空；二是采区暴露面积过大，造成围岩失稳；三是顶板厚度较薄，造成顶板中间拉应力较大，产生剪破坏地压显现。
3.支护不合理。由于岩体力学性质分析问题，造成选用支护方式盲目选取，或支护强度不够，形成的局部地压显现。
4.管理问题。管理疏忽大意，检查不全面，没有认真执行有关安全管理措施，形成的慢性地压显现。
5.其他原因。如由于井下爆破振动、违反操作规程等造成的其他地压显现。
（二）地压防治措施
地压防治措施要因地制宜、因时制宜，不同的矿山和不同的区域范围内要分别对待。从大的方面讲，地压防治措施有“规避”、“转移”、“监管”及其“组合”等策略，即：“规避”是指避开断层、破碎带及节理发育的区段；“转移”就是将压力转移到矿柱或人工支架上；“监控”就是进行井下地压检测监控，包括对人员的监管；“组合”，顾名思义就是将几种方法组合防治地压显现。
1.巷道的地压防止措施
（1）巷道要规避开地压的影响
主要巷道掘进时，尽可能的情况下避免穿过断层和破碎带、松软带。对于必须穿过的，根据岩层性质和地压显现特性选择合理的巷道位置和采用合理的掘进破岩工艺。
选择合理的巷道位置。对于巷道位置的选择主要遵循两条原则。
一是岩石性质。尽量将巷道布置在遇水膨胀量小，质地均匀、较坚硬的岩石内，尽量规避开破碎带和断层带。
二是支承压力的影响。巷道布置时，除了避免支承压力的影响，还要避开采场上下固定支承压力的影响范围，应把巷道布置在应力降低区域或原岩应力区内。
采用合理的破岩工艺。在松散破碎岩层中，采用微差爆破或光面爆破，减少爆破对围岩的破坏。
（2）巷道的地压转移措施 采用合理的巷道断面形状，充分利用巷道自身的荷载能力。巷道断面的长轴应与最大压力来压方向基本一致，如对于东西走向的来压，巷道的长轴为东西方向。若地压较小时采用直墙拱形断面；若水平压力较大，而垂直方向压力较小时，选用娶墙或矮墙半圆拱；若垂直压力较大，而水平方向压力较小时，采用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面。
采用经济、技术可行的支护形式。为保障支护类型和参数的合理性，必须考虑矿区工程地质构造、围岩的地质特征、大小断裂构造、岩石整体性、地压力的大小、开掘后的围岩变形等特征，特别是围岩节理裂隙发育状况及空间的组合关系，用以判断围岩的稳固性，然后根据围岩的稳定等级、巷道跨度、工程性质和服务年限等确定合理的支护类型和参数，必要时要进行一些参数验算。常用的支护类型有：木支架、金属支架、装配式钢筋混凝土支架、拱形砌碹支护以及锚杆支护、喷浆和喷射混凝土支护等。
2.采场地压管理技术措施
随着科学技术与经济的发展，地压管理措施也在生产过程中得到了相应的发展，现阶段主要的地压规避措施有以下几种。
①设计合理的采场顶板暴露面积及跨度。结合矿岩的赋存条件，合理确定矿块的结构参数，有效利用围岩的稳固性，保障回采工作顺利进行。实践证明井下采区空间的稳固性不仅与矿岩的稳固性和围岩的地压有关，也与暴露面积和跨度有关，在同样的地质条件下，选择合理的暴露面积和跨度，能有效转移顶板来压，保障采空区的稳固性。
②采用稳固性较强的几何形状控制地压活动。在生产实践中我们知道到：拱形或矩形开采空间长边与最大主应力方向平行时，有利于开采空间的稳固性，设计时我们可以充分利用这一特性。
③坚持正规循环作业，加快工作进度，缩短作业人员在危险区的暴露时间。地压显现有一定的实效性，围岩的稳固性会随着时间的增长而降低，围岩中闭合的裂隙会随时间的推移，在应力作用下开裂并纵深发展，暴露后的矿岩会受风化和水的作用而降低强度，所以提高开采强度缩短回采时间有利于规避地压灾害的产生。
④遵循矿岩的构造特征，合理避开弱面。在设计施工时积极考虑规避开矿岩中的裂隙（断层）、弱面、节理、层理的方向，采用顶板暴露面与裂隙或节理垂直或交差的方式布置采区，增加顶板的稳固性。
⑤设计合理的爆破参数，减少爆破地震效应，从而规避开一部分爆破冲击波对采场影响。爆破时产生的地震效应，会造成两帮和顶板开裂，破坏其稳固性，同时起爆的炸药量越大，地震效应也就越大。尽量采用微差爆破或光面爆破，以减少对顶板及两帮的破坏，达到稳固的状态。
结束语
地压防止的措施主要有以上几种，对于地压管理者不仅需要利用已有的技术经验，还应从矿体赋存条件、经济技术和环境影响等方面进行综合性分析、解剖，从而找出合理的地压管理措施，进而降低矿山企业安全生产的风险程度，提高井下作业人员的安全系数，以达到最优的安全风险、减少事故发生和降低企业安全投资。
参考文献：
[1]刘绍君，胡宪铭.南非金矿深部开采中的地压管理技术[J].中国矿山工程，2013，06：41-45+52.
[2]谢志华.赣南钨矿地压评价方法及地压区回采研究[D].江西理工大学，2009.
[3]任勇杰.新汶矿区深部冲击地压防治与管理技术研究[D].山东科技大学，2006.
[4]陈竹.基于Web的地压实时监测系统的设计与实现[D].武汉科技大学，2014.