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[摘 要]随着煤层不断向深部开采发展，煤矿冲击地压灾害发生的频率和强度不断增强，冲击地压已经成为影响煤矿安全生产的一大因素。煤矿冲击地压的防治措施就是针对目前冲击地压矿井的具体问题，实行开采保护层、卸压保护等从源头上或者主动刚性支护等一系列被动支护的方式来解决实际问题的措施，本文为未来煤炭深部开采的冲击地压的预测、防治等技术提供指导性作用。
[关键词]冲击倾向性 吸能 钻孔卸压
中图分类号：P407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0013-01
引言
煤矿冲击地压是煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的动力灾害现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡。在冲击地压发生时往往会诱发煤与瓦斯突出动力灾害、煤层发火自燃、顶板冒落等次生灾害。近年来我国煤矿冲击地压矿井数量快速增加，至2011年已有142处煤矿发生过冲击地压。冲击地压需要特定动力地质条件和一定的开采扰动条件来诱发，但由于这两方面的研究问题的抽象化，使得对于预测可能发生冲击地压发生的矿井就显得尤为困难，因此找到对有发生冲击地压征兆的矿井、有冲击地压冲击倾向性的矿井找到合适的防治措施就显得尤为重要。
1.冲击地压发生机理
一般面波震级Ms=1时，矿区附近部分居民有震感；Ms=2时，对井上下有不同程度的破坏；Ms>2时，地面建筑物将出现明显裂缝破坏。
根据发生的地点和位置分类
（1）煤体冲击。发生在煤体内，根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。
（2）围岩冲击。发生在顶底板岩层内，根据位置有顶板冲击和底板冲击。
对冲击地压成因和机理的解释主要有强度理论、能量理论、冲击倾向理论和失稳理论。
2.冲击地压的预测与监测方法
冲击地压预测是以地质动力条件为基础，预先查明矿区各矿井有冲击危险的煤层就可以制定合理的矿区规划和矿井设计，采用正确的开拓开采方式，从根本上消除或减缓冲击地压危害目前冲击地压预测方法有模式识别法、综合指标法、数量化理论法等。
冲击地压监测预警是预测冲击地压的发生；在什么时候，什么位置去进行解危或诱导；不得已的情况下怎样合理避灾。主要方法包括钻屑法、钻孔应力计法、支架载荷法、围岩变形测量法、微震法、地音法、电磁辐射法等。
3.冲击地压的防治措施
具有诱发冲击地压危险的工作面，在开采过程中其诱发危险的区域各不相同，结合工作面的不同危险区域范围，根据具体的条件做出相应的解危措施和防护与支护措施，从而避免冲击地压的发生，保障安全生产。冲击地压解危措施包括区域解危措施和局部解危措施两部分，优先采取区域解危措施，局部解危措施为辅。
3.1 区域解危措施
（一）开采保护层
开采保护层适用于厚煤层分层开采和部分煤层的联合开采，实践表明在上层保护层的工作面推进的过程中，被保护煤层的应力和能量会被释放或者转移。以联合开采煤层为例，在上层煤（保护层）开采时，被保护煤层工作面的应力集中系数会不断减小，形成卸压区。而工作面的应力集中系数则会逐渐增大，形成增压区。随着工作面的推进我们发现应力集中系数会越来越大或越来越小。开采保护层是在源头上解决冲击地压的一措施。
（二）优化采掘布局
在实际生产中选择合适的开拓方式和开采方法是煤矿安全生产的一部分，实践表明，大多数的冲击地压是由不合理的开采造成的，合理的煤矿的开拓方式和开采方法会使采场应力合理分布，尽可能的避免应力集中和叠加，而不合理的开拓方式和开采方法则会提前诱发冲击地压，因此合理的开拓布置和开采方式是防治冲击地压的根本性措施。
3.2 局部解危措施
（一）爆破卸压
根据爆炸动力学和弹性动力学理论可知，炸药在媒体中爆炸后，在钻孔附近，爆炸冲击波在作用于煤壁，由于其冲击载荷远远大于煤的单轴抗拉压强度极限，会导致煤的骨架发生破坏，形成粉碎区。在粉碎区的边缘，由于能量的减少，冲击波衰减为应力波，并且以弹性波的形式传递，其强度依然高于煤的抗剪切强度，煤的原生裂隙尖端在弹性波和裂隙中瓦斯的共同作用下产生应力集中现象导致裂隙的拉伸，同时还会产生次生裂隙，这些裂隙与扩展后的原生裂隙共同构成了径向贯通区。通过爆破的方式，使储存在煤体内部的能量通过孔隙、裂隙等途径来释放出去，达到冲击地压的防治的目的。
（二） 钻孔卸压爆炸
卸压爆破就是在高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体使煤层卸压、释放能量，从而减缓冲击危险。当在煤体中卸压钻进时，由于孔壁应力非常大，钻出的煤粉体积量较钻孔直径会有很大的增加，所以在每一个钻孔周围就会形成一个比钻孔直径大得多的布满孔隙和裂隙的粉碎区，而这些破碎区会隙联系起来，煤体的剖面便会全面的破裂，煤体也会被软化。被破坏煤体的应力便会向深部转移。卸压爆破的本质就是在高应力条件下使钻孔周围的煤体软化与破坏，使其中的一部分变形能得到释放，同时将原来的高应力向深部转移，达到防治冲击地压的目的。
（三） 煤层注水
煤层注水是通过增加煤的含水率或者是含水饱和系数来改变煤体的变形特性，使其在外部压力作用下不容易失稳，从而达到防冲击地压的目的。在煤体的孔隙和裂隙空间中存在着水和气体两种流体，正常情况下，煤体中水的饱和度非常小。孔隙和裂隙内壁和外表面被水润湿的面积很小，水对煤层起的作用非常小。通过试验与实验我们发现煤层试件在注射高压水后，在破坏不光不会释放能量，反而会吸收一部分能量。这就是井下煤岩大多数破坏而不发生冲击地压的道理。通过上述试验表明通过向煤层中注射高压水可以改变煤的理化性质，在冲击地压来临时可以吸收部分能量，减小冲击地压的强度。
3.3 冲击地压的支护与防护
（一）支护体系
针对矿井冲击倾向性大小的不同，我们采取不同的支护方式来在强度和刚度上满足支护要求。根据支撑强度的大小我们将支护分为一级支护、二级支护、三级支护。一级支护就是用高强度预应力树脂锚杆，配以小孔径预应力树脂锚索、“十”字钢带及金属网等构件的锚网索支护达到支护效果。二级支护就是用高强度U型钢全封闭的O形棚来支护，在U型钢与U型钢与的连接处装有皮带，当冲击地压来时可以收缩，起缓冲作用，防止由于瞬间力过大而导致钢架损坏。三级支护就是在冲击地压较严重的巷道皮带头采用锚网索+ “O”型棚+垛式液压支架三级支护。
（二）防护体系
冲击地压的防护体系就是坚持以人为本的理念，在具有冲击地压的区域采区有效的人员防护和设备防护。我们将防护体系措施归结为“一软两硬三支护，一少两多三超前”一软即为在冲击地压区域在巷道的四周用具有一定强度的弹性物料进行包装。两硬即为防冲服与物料捆绑技术。防冲服由防静电布料制成，内部置入高强度护板，分成前后襟和两肋四部分，有绑带，穿上后护板绑紧贴身。物料捆绑对冲击危险区域散放的大件物料进行捆绑，减少冲击地压发生时，震动造成设备、物件弹起对人体造成的伤害。三支护即为一级支护、二级支护、三级支护。一少即为在冲击危险区控制施工人员，工作面生产期间封闭式管理，进行远距离视频监控无人操作，减少工作人员数量。一多即为物料设备进行捆绑固定及远距离供电供液；严格执行放炮撤人距离不小于300米、躲炮时间不低于30分钟的放炮管理规定。三超前即为采用强力超前支护，采面上巷超前支护100m、下巷超前支护300m。工作面也必须进行超前支护。
4.结语
通过对煤层深部开采冲击地压发生机理与防治的研究，解释了深部煤层冲击地压发生的机理，提出了防治冲击地压的方法，提高了深部高应力矿井的开采安全性，对深部矿井开采具有深远的指导意义。
参考文献
[1] 蓝航，齐庆新，潘俊锋，彭永伟.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术.2011（01）.
[2] 姜福兴，苗小虎，王存文，宋加宏，邓建明，孟飞.构造控制型冲击地压的微地震监测预警研究与实践[J].煤炭学报.2010（06）.
[关键词]冲击倾向性 吸能 钻孔卸压
中图分类号：P407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0013-01
引言
煤矿冲击地压是煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的动力灾害现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡。在冲击地压发生时往往会诱发煤与瓦斯突出动力灾害、煤层发火自燃、顶板冒落等次生灾害。近年来我国煤矿冲击地压矿井数量快速增加，至2011年已有142处煤矿发生过冲击地压。冲击地压需要特定动力地质条件和一定的开采扰动条件来诱发，但由于这两方面的研究问题的抽象化，使得对于预测可能发生冲击地压发生的矿井就显得尤为困难，因此找到对有发生冲击地压征兆的矿井、有冲击地压冲击倾向性的矿井找到合适的防治措施就显得尤为重要。
1.冲击地压发生机理
一般面波震级Ms=1时，矿区附近部分居民有震感；Ms=2时，对井上下有不同程度的破坏；Ms>2时，地面建筑物将出现明显裂缝破坏。
根据发生的地点和位置分类
（1）煤体冲击。发生在煤体内，根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。
（2）围岩冲击。发生在顶底板岩层内，根据位置有顶板冲击和底板冲击。
对冲击地压成因和机理的解释主要有强度理论、能量理论、冲击倾向理论和失稳理论。
2.冲击地压的预测与监测方法
冲击地压预测是以地质动力条件为基础，预先查明矿区各矿井有冲击危险的煤层就可以制定合理的矿区规划和矿井设计，采用正确的开拓开采方式，从根本上消除或减缓冲击地压危害目前冲击地压预测方法有模式识别法、综合指标法、数量化理论法等。
冲击地压监测预警是预测冲击地压的发生；在什么时候，什么位置去进行解危或诱导；不得已的情况下怎样合理避灾。主要方法包括钻屑法、钻孔应力计法、支架载荷法、围岩变形测量法、微震法、地音法、电磁辐射法等。
3.冲击地压的防治措施
具有诱发冲击地压危险的工作面，在开采过程中其诱发危险的区域各不相同，结合工作面的不同危险区域范围，根据具体的条件做出相应的解危措施和防护与支护措施，从而避免冲击地压的发生，保障安全生产。冲击地压解危措施包括区域解危措施和局部解危措施两部分，优先采取区域解危措施，局部解危措施为辅。
3.1 区域解危措施
（一）开采保护层
开采保护层适用于厚煤层分层开采和部分煤层的联合开采，实践表明在上层保护层的工作面推进的过程中，被保护煤层的应力和能量会被释放或者转移。以联合开采煤层为例，在上层煤（保护层）开采时，被保护煤层工作面的应力集中系数会不断减小，形成卸压区。而工作面的应力集中系数则会逐渐增大，形成增压区。随着工作面的推进我们发现应力集中系数会越来越大或越来越小。开采保护层是在源头上解决冲击地压的一措施。
（二）优化采掘布局
在实际生产中选择合适的开拓方式和开采方法是煤矿安全生产的一部分，实践表明，大多数的冲击地压是由不合理的开采造成的，合理的煤矿的开拓方式和开采方法会使采场应力合理分布，尽可能的避免应力集中和叠加，而不合理的开拓方式和开采方法则会提前诱发冲击地压，因此合理的开拓布置和开采方式是防治冲击地压的根本性措施。
3.2 局部解危措施
（一）爆破卸压
根据爆炸动力学和弹性动力学理论可知，炸药在媒体中爆炸后，在钻孔附近，爆炸冲击波在作用于煤壁，由于其冲击载荷远远大于煤的单轴抗拉压强度极限，会导致煤的骨架发生破坏，形成粉碎区。在粉碎区的边缘，由于能量的减少，冲击波衰减为应力波，并且以弹性波的形式传递，其强度依然高于煤的抗剪切强度，煤的原生裂隙尖端在弹性波和裂隙中瓦斯的共同作用下产生应力集中现象导致裂隙的拉伸，同时还会产生次生裂隙，这些裂隙与扩展后的原生裂隙共同构成了径向贯通区。通过爆破的方式，使储存在煤体内部的能量通过孔隙、裂隙等途径来释放出去，达到冲击地压的防治的目的。
（二） 钻孔卸压爆炸
卸压爆破就是在高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体使煤层卸压、释放能量，从而减缓冲击危险。当在煤体中卸压钻进时，由于孔壁应力非常大，钻出的煤粉体积量较钻孔直径会有很大的增加，所以在每一个钻孔周围就会形成一个比钻孔直径大得多的布满孔隙和裂隙的粉碎区，而这些破碎区会隙联系起来，煤体的剖面便会全面的破裂，煤体也会被软化。被破坏煤体的应力便会向深部转移。卸压爆破的本质就是在高应力条件下使钻孔周围的煤体软化与破坏，使其中的一部分变形能得到释放，同时将原来的高应力向深部转移，达到防治冲击地压的目的。
（三） 煤层注水
煤层注水是通过增加煤的含水率或者是含水饱和系数来改变煤体的变形特性，使其在外部压力作用下不容易失稳，从而达到防冲击地压的目的。在煤体的孔隙和裂隙空间中存在着水和气体两种流体，正常情况下，煤体中水的饱和度非常小。孔隙和裂隙内壁和外表面被水润湿的面积很小，水对煤层起的作用非常小。通过试验与实验我们发现煤层试件在注射高压水后，在破坏不光不会释放能量，反而会吸收一部分能量。这就是井下煤岩大多数破坏而不发生冲击地压的道理。通过上述试验表明通过向煤层中注射高压水可以改变煤的理化性质，在冲击地压来临时可以吸收部分能量，减小冲击地压的强度。
3.3 冲击地压的支护与防护
（一）支护体系
针对矿井冲击倾向性大小的不同，我们采取不同的支护方式来在强度和刚度上满足支护要求。根据支撑强度的大小我们将支护分为一级支护、二级支护、三级支护。一级支护就是用高强度预应力树脂锚杆，配以小孔径预应力树脂锚索、“十”字钢带及金属网等构件的锚网索支护达到支护效果。二级支护就是用高强度U型钢全封闭的O形棚来支护，在U型钢与U型钢与的连接处装有皮带，当冲击地压来时可以收缩，起缓冲作用，防止由于瞬间力过大而导致钢架损坏。三级支护就是在冲击地压较严重的巷道皮带头采用锚网索+ “O”型棚+垛式液压支架三级支护。
（二）防护体系
冲击地压的防护体系就是坚持以人为本的理念，在具有冲击地压的区域采区有效的人员防护和设备防护。我们将防护体系措施归结为“一软两硬三支护，一少两多三超前”一软即为在冲击地压区域在巷道的四周用具有一定强度的弹性物料进行包装。两硬即为防冲服与物料捆绑技术。防冲服由防静电布料制成，内部置入高强度护板，分成前后襟和两肋四部分，有绑带，穿上后护板绑紧贴身。物料捆绑对冲击危险区域散放的大件物料进行捆绑，减少冲击地压发生时，震动造成设备、物件弹起对人体造成的伤害。三支护即为一级支护、二级支护、三级支护。一少即为在冲击危险区控制施工人员，工作面生产期间封闭式管理，进行远距离视频监控无人操作，减少工作人员数量。一多即为物料设备进行捆绑固定及远距离供电供液；严格执行放炮撤人距离不小于300米、躲炮时间不低于30分钟的放炮管理规定。三超前即为采用强力超前支护，采面上巷超前支护100m、下巷超前支护300m。工作面也必须进行超前支护。
4.结语
通过对煤层深部开采冲击地压发生机理与防治的研究，解释了深部煤层冲击地压发生的机理，提出了防治冲击地压的方法，提高了深部高应力矿井的开采安全性，对深部矿井开采具有深远的指导意义。
参考文献
[1] 蓝航，齐庆新，潘俊锋，彭永伟.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术.2011（01）.
[2] 姜福兴，苗小虎，王存文，宋加宏，邓建明，孟飞.构造控制型冲击地压的微地震监测预警研究与实践[J].煤炭学报.2010（06）.