冲击地压及其开采技术授课提纲.doc

“冲击地压及其开采技术”授课提纲华北科技学院副院长中国煤矿安全技术培训中心副主任段 绪 华 教授 2007年10月18日 冲击地压及其开采技术一、概述：（一）、国内外冲击地压的发生情况冲击地压是矿山压力的一种特殊显现形式，可以定义为：矿山井巷和采场周围煤岩体，由于变形能的释放而产生的以突然急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。简单地说，冲击地压就是煤（岩）体的突然破坏现象。如同装在煤岩体中的大量炸药爆炸一样，煤或岩石突然被抛出造成支架折损、片帮冒顶、巷道堵塞、伤及人员，并伴有大量声响和岩体震动，最大震级可达3.8级以上，有时在几公里范围内的地面都能感觉到，形成大量煤尘和强烈的空气波。在瓦斯煤层，往往还伴有大量瓦斯涌出。冲击地压发生前，一般没有明显的宏观预兆，多数是由爆破引发的，发生时间短暂，震动冲击时间在几秒至几十秒之中。发生在岩巷、金属矿和地下隧道中的冲击地压叫岩爆，表现为岩巷和隧道周边岩石成片状破裂，岩片向坑道内弹射，伴有声响，顶板掉块，底板拱起，洞壁严重破坏，甚至大量岩石崩落。我国最早有记录的冲击地压发生于1933年抚顺矿务局的胜利矿。之后，随着开采深度的增加和开采范围的增大，北京矿务局、开滦矿务局、阜新矿务局、枣庄矿务局、四川天池煤矿等局矿都发生了冲击地压。截至2000年的不完全统计，我国有冲击地压问题的煤矿达50个左右，已发生的破坏性冲击地压达近3000多次，震级从里氏震级0.58级至3.8级，造成严重的危害，伤亡数百人。冲击地压几乎遍布世界各采矿国家，即几乎所有采矿国家都不同程度地遭受冲击地压的危害。世界有记载的第一次冲击地压发生在1738年英国的南史塔福煤田。之后前苏联、南非、德国、美国、加拿大、波兰、法国、日本、印度、捷克、匃牙利、保加利亚、奥地利、新西兰和安哥拉等都记录到冲击地压。目前煤矿冲击地压最严重的国家是前苏联、波兰、德国，而防治冲击地压发生最有成效的也是这三个国家。许多国家对冲击地压防治问题都给予了极大的关注，同时也加强了重点研究和防治。1977年国际岩石力学局成立了冲击地压研究机构，加强了对冲击地压类型，成因和机理，防治手段的研究，效果比较显著。前苏联约在60年前，开始出现冲击地压现象。首次发生在煤层中的冲击地是上世纪40年代，首次发生在金属矿层中的冲击地压是上世纪60年代，始发深度大多在180400M 之间，涉及的矿务局近30个，涉及的煤矿大约260个左右，据不完全统计发生冲击地压1000多次，金属矿发生岩爆500次左右。前苏联根据本国冲击地压发生的条件，积极地进行了近40年的研究 ，现冲击地压是年发生次数已减少到原先的二分之一至三分之一。冲击地压是波兰煤矿重大灾害之一，全国近60%的煤矿具有冲击危险。大约50%的煤炭产量来自有冲击危险的煤层。始发深度为400米。在1949年一年内就发生冲击地压350次，19501960年期间，平均每年发生226次。19611965年每年平均发生88次。19661970年每年平均发生29次。在以后的多年里，平均每年大约发生20次。仅19491982年间，就发生冲击地压3097次，造成401人死亡，12万米井巷破坏。冲击地压对德国采矿业的危害也是非常严重的。鲁尔矿区是德国主要矿区，也是冲击矿压发生的主要矿区，据记载，早在19世纪末就已发生过冲击地压地。据统计在所有煤区中只要顶板为坚硬岩层且巷道或工作面的位置造成应力集中，都可能引起冲击地压。到20世纪末德国的平均开采深度已超过1000米，冲击地压等一系列安全问题更为突出。发生在8501000米深度上的冲击地压数占75%左右，最大的抛出煤量达2000立方米。发生冲击地压的煤层顶板多为540米厚的砂岩或其它坚硬岩层。预测预报和防治措施的钻屑法、钻孔卸压法就是由德国研究实验成功的成果，在国际上享有盛誉。美国矿井出现的冲击地压多由于房柱式短壁开采所引起。后引进了中国的长壁式开采技术，就冲击地压问题得到了有效的缓解。（二）、冲击地压的分类冲击地压是一种复杂的矿山动力现象。其生成环境、发生地点、宏观、微观上的显现形态和强度、所造成的破坏程度差异性很大。因此出现了多种分类方法，目前主要有以下几种分类方法：1、根据冲击地压的物理特征，按发生原因分为三类。（1）压力型冲击地压发生时，煤柱和岩石将产生爆炸式破坏。如同坚硬的岩 在试验机上加载发生破坏一样。（2）突发型冲击地压发生原因是突然加载，造成处于极限应力状态的矿柱发生瞬时破坏。（3）爆炸型冲击地压发生原因是直接顶上部或直接底下部存在着塑性夹层，一旦被挤出造成顶板岩层以冲击形式的爆裂。2、根据冲击地压的能量特征，按冲击时释放的地震能大小分为五个等级。（1）微冲击表现为小范围岩石抛出和矿体微震动，地震烈度小于1级。（2）弱冲击少量煤（岩）抛出的局部破坏，有明显的声响和地震效应，地震烈度为12级。（3）中等冲击急剧的脆性破坏，抛出大量岩石，开成气浪，常导致支架及设备损坏，顶板垮落，地震烈度为22.5级。（4）强烈冲击破坏性严重，需要大量的修复工作，地震烈度为3.55级。（5）灾害性冲击使整个采区或一个水平内的巷道发生垮落，有时波及全矿，造成整个矿井报废，地震烈度大于5级。3、根据参与冲击的岩体类别分为两类。（1）煤层冲击（煤爆）产生于煤体一围岩力学系统中的冲击地压，是煤矿冲击地压的主要显现形式。（2）岩层冲击（岩爆）高强度脆性岩石瞬间释放弹性能，岩块从母体急剧、猛烈地抛出。可细分为围岩、顶板冲击。4、根据冲击力源分为3级（1）重力型主要受重力作用，没有或只有少量构造力的影响。（2）构造型主要受构造力作用引起的冲击地压（3）中间型重力和构造力共同作用的结果。5、我国对冲击地压的分类煤炭工业部于1983年9月颁布的冲击地压煤层安全开采暂行现定中公布了我国煤矿冲击地压分类方法。该法采用了世界上流行且得到我国公认的两类分类指标，即根据冲击地压的破坏后果分为三类。（1）一般冲击地压对生产的破坏后果轻微，不需要进行修复。（2）破坏型冲击地压对生产造成一定破坏，需进行修复工作。（3）冲击地压事故由于冲击地压及其伴随现象（冒顶、瓦斯突出等）造成的人员伤亡事故，或由于井巷或采场被破坏，造成中断工作8小时以上的冲击地压。（三）冲击地压的危害及研究现状冲击地压的危害极大。一般级别的冲击地压只在局部范围内造成破坏。强烈的冲击地压则可能成为整个工作面甚至全矿井的灾害。尤其是发生在采掘过程中的冲击地压，危害更大。主要是冲击波和强烈震动引起的片帮冒顶、支架折损、摧毁设施、堵塞巷道、破坏设备，从而造成有同程度的人员伤亡，破坏生产和震坏地面房屋，进而可能引起煤尘和瓦斯突出或爆炸。门头沟矿和陶庄矿发生的冲击矿压为3.63.8级是我国冲击强度最高者；门头沟矿1985年3月至5月平均月冲击160次，属我国冲击频度最高者；城子矿一次冲击地压伤亡37人，属我国冲击地压造成伤亡最惨的；波兰自19511955年共发生冲击地压982次，死亡117人，伤526人，破坏工作面7273米，巷道22797米；其例枚不胜举。这都说明开展冲击地压的基本知识教育，加强冲击地压煤层的安全生产管理，深入开展冲击地压的预测和防治研究是十分必要的，尤其在我国煤矿事故频繁发生，世界广泛关注我国煤矿安全生产的今天，更有其政治意义和实际意义。经过多年的研究，我国在此方面取得的主要成果有：（1）冲击地压机理研究即已从冲击地压的表面现象的观察描述过度到物理过程的揭示，从一般的理性认识发展到对本构关系的论证，进而提出若干种机理假说。（2）煤层冲击倾向试验研究冲击倾向试验是冲击地压预测的前提条件之一，如弹性能指数，冲击能指数和煤体动态破坏时间三项指标已列入冲击地压煤及安全开采暂行规定。（3）钻屑法的研究通过实验室试验，数值分析，对钻屑量的原理，钻屑量的组成、极限应力，钻孔扩容等问题进行了研究，并确定了几个冲击危险指标，研制专用配套机具。目前为我国主要的预测方法之一。（4）地音微震监测系统的研制和应用。70年代研制的便携式流动地音仪已经推广使用。（5） 煤层注水（已推广使用）（6）煤层卸压爆破（已部分推广使用）（7）坚硬顶板处理（注水软化等措施，有效控制了大冒顶等冲击地压现象）（四）冲击地压在我国矿区的分布： 我国地大物博，矿产资源十分丰富，各种自然灾害使煤矿的安全生产受到了极大的威协，冲击矿压也是同样。但这自然灾害在全国的分布并不普遍，根据几十年来的煤矿开采经历，我国的冲击地压主要发生在如下主要局矿：抚顺局的龙凤、老虎台矿，阜新局的五龙矿、高德矿，开滦局唐山矿，北京局的门头沟、城子、房山等矿、枣庄局的陶庄、八一等矿，往西南方向，经两淮到四川天池煤矿，在这一条从东北到西南的方向上多次发生冲击矿压，其它地发生则很少。二、冲击矿压的成因和机理很多学者认为，冲击矿压的成因和机理是由于三向高应力的作用，使周围岩体积聚有大量的弹性能和部分岩体接近极限平衡状态，当采掘工作接近到这些地方时或由于爆破等外部原因使其力学平衡状态破坏时，岩体内部的高应力突然释放，产生冲击性的动力现象。也有些学者对冲击矿压的发展过程解释为，在三向高应力状态下某区的周围岩体已接近于极限平衡状态。在采掘工作的影响下，由于支承压力的作用，使采空的煤层边缘减压区煤体发生破坏，增压区煤体应力升高，积聚的弹性能进一步增加，但由于顶底板之间的粘结力、摩擦力和顶底板之间的夹持力的作用而阻止了高应力区煤体的运动。岩石应力突然加大，或受放炮等震动的诱发，就可能解除一系列约束，应力区中的弹性能瞬间转变为动能，将煤体抛向采场空间，从而形成冲击地压，由此可见，由于采掘形成应力集中是前提，高应力区积聚有大量的弹性能是力源，震动诱发，解除约束是导火线。综上所述，冲击矿压的成因和机理可用以下准则的原理模型加以说明：强度准则： 能量准则：冲击倾向准则：式中： 分别为自重和构造应力； 分别由开采引起的附加应力和其他条件（水、温度等）引起的应力； 煤体与围岩交界处的应力； 煤体和围岩系统强度； 围岩与煤中贮存的弹性能； 消耗于克服煤体与围岩边界处和煤体破坏等阻力的能量； 围岩系统和煤体内的能量释放速度； 克服围岩边界阻力和煤体破坏时吸收能量的速度； 分别为围岩系统和煤体内能量释放的有效系数； 煤体（围岩）的冲击倾向度指数，是用来描述冲击地压危险性的指标； 试验确定的冲击倾向界限值。 前两个指标是发生冲击矿压的必要条件，后一准则是发生冲击矿压的充分条件，只有三者同时满足才会发生冲击矿压。 三、 影响冲击地压发生的因素：（一）矿山地质因素1、开采深度为了便于分析开采深度的影响，只考虑围岩系统中煤层内所积聚的弹性能。由岩体力学和弹性力学可知，煤层在无采动影响的三向应力状态下所积聚的弹性包括体积变化的弹性能和形状改变的弹性能。需要指出的是，煤层被采动后，各种巷道和工作面周围岩体内将发生应力重新分布，其应力集中系数一般为23或45。若有煤柱或其他采掘工作影响时，应力集中系数会更大。此时的最大切向应力。因此，在开采过程中，煤层内所积聚的弹性能将比弹性力学中体积改变及形状改变弹性能系数值高出倍。假设煤层中的形变弹性能被塑性变形所吸收，则体变弹性能全消耗于破坏煤体和使其产生运动。若不计应力集中的影响作用时，则有令：，则设煤在单向载荷时的抗压强度为，则用于破碎煤块的单位体积所需要的能量为：故：若考虑巷道周边的岩块处于双向受力状态，则所需能量要比大，现用一般性系数 来表示，则破坏单位体积的能量为：按能量准则：所以：化简得：此处的H即是发生冲击地压的临界深度，国内外资料表明为200米。释放出来的动能应为：由于矿井条件的复杂性，上式只能说明达到一定开采深度是形成冲击矿压的一个基本条件，并非达到这一深度必有冲击发生，而是发生冲击地压的基本条件必须为H深度以上，实际资料表明，多数矿井的开采深度达到200米以上时才发生冲击地压。表1 我国部分矿井发生冲击地压的临界深度局、矿名称门头沟天池抚 顺大 同城子矿大台矿陶庄矿房山矿唐山矿临界深度（米）200240250300330460480520540表2 发生冲击地压的强度和频次与开采深度的关系地区与矿名强度或频次单位开采深度（米）201300301400401500501600601700重庆地区发生强度（平均煤量）吨/次681189471250天池矿发生次数次13.5311.5932932632表3 波兰发生冲击地压的频次与开采深度的关系开采深度(米)201300301400401500500发生次数(次/百万吨)1662831422、煤层和顶板岩石性质及特征据前分析，发生冲击地压的前提条件是集中应力和弹性能的作用，所以有冲击地压的煤岩体，在破坏前的全部变形中，塑性变形较小，应力和能量释放较少所致。因此，煤岩体强度越大，越易于承受较大应力集中和弹性能的积聚，这也是煤岩体强度大容易产生冲击矿压的原始条件，国内外大量资料足以证明这一特点。3、地质构造通常，在地质构造带中易形成构造应力场。如：断层、褶曲等构造带，尤其是向斜轴部。冲击地压就常常发生在这些构造应力集中的区域。天池、门头沟矿发生的冲击地压多为地质构带之中。（二）开采技术因素开采技术因素对冲击矿压的影响很大。主要体现在两个方面：一是人为地形成应力集中，增大发生冲击地压的危险性，二是改变应力状态和产生震动，可以诱发冲击矿压。主要体现在：1、采煤方法巷道布署系统和顶板管理方法不同，所产生的矿山压力和应力分布规律则不同。一般来说，短壁式体系（巷柱或刀柱）采煤方法由于开采巷道多、巷道交岔多、遗留煤柱多，由于多处应力叠加的结果导致冲击矿压易于发生。北京房山矿由短壁式改为倒占阶采煤方法后，冲击矿压就没有发生；波兰用长壁式开采48米厚煤层比用房式一次采全高的采煤方法，冲击次数显著减少。2、煤柱煤柱是应力集中的地点。尤其是孤岛形、半岛形煤柱可能要受到几个方向集中应力的叠加作用，因而在煤柱上最容易发生冲击矿压同时煤柱上集中应力对下部煤层易形成冲击条件。如图一、图二所示 3、开采顺序不合理的开采顺序会导致应力的集中程度，巷道位置选择的不同或在高应力区开掘巷道，都会导致冲击地压的发生。4、放炮放炮产生震动，引起动载荷。一方面能使煤层中的应力迅速重新分布而增加煤体应力；另一方面能迅速解除煤壁边缘的约束阻力，改变应力状态或由三向压缩变为二项压缩，使其抗压强度下降。因此，放炮具有诱发冲击地压的作用。门头沟矿的冲击地压事故中，直接由放炮震动诱发的占78%。在硬煤层中多随放炮而瞬间发生冲击地压，而软煤层中多在炮后310分钟才发生。四、矿山压力的基本知识冲击地压是矿山压力的一种表现形式，冲击地压源于矿山压力，矿山压力源于采掘工作。基于对冲击地压的认识和理解，有必要介绍一下采掘工作之后应力的分布规律和特点。（一） 回采工作面周围应力重新分布 煤层开采以后，已采空地区上方岩层重量将向采空区周围有支承能力的地方转移，从而在采空区四周形成支承压力带（图41）。工作面前方形成的超前支承压力，随着工作面推进而不断向前移动，故又称超前移动支承压力。工作面沿倾斜向上或向下两侧及开切眼一侧煤体上形成的支承压力，不随工作面推进而发生明显变化，故称为固定支承压力。图41 采空区周围应力重新分布的概貌1工作面前方超前支承压力；2、3、4沿倾斜、仰斜及工作面后方残余支承压力支承压力的显现特征通常以其分布范围、分布形式和峰值大小来表示，所谓峰值是指支承压力显现区集中应力的最大值。对于超前移动支承压力，其峰值可能比原岩应力H增高13倍，即应力集中系数K=24，对于固定性支承压力一般K=23。在离工作面一定距离的后方采空区内，出现峰值较小（K=11.3）。在工作面与两侧回采巷道交岔处的拐角上，形成峰值很高的叠加支承压力（即超前移动支承压力与固定支承压力的叠加）如图42所示。此处应力集中系数K=57，有时甚至更高。图42 煤层凸出角处的叠合支承压力以上几种支承压力除应力集中程度不同外，其影响范围和分布形式也有所不同。如图43。一般来说，超前支承压力峰值位置深入煤体内的距离约为210M。其影响范围视具体情况不同，可达工作面前方2030M至90100M。两侧固定支承压力深入煤体的距离较远，而影响范围则较小。集中应力的形成对顶板稳定性影响极大，从而给顶板的管理带来了较大的困难。图43 回采工作面周围支承压力在煤层平面内分布示意图在垂直煤层层面方向的分布范围及其一般规律如图44所示。该图表明，顶板岩层距离煤层越近，支承压力的集中程度就越高。距离越远，应力集中程度即会逐渐降低。支承压力的峰值位置和其影响范围也随煤层距离的变化而有所变化。图44 支承压力在被开采煤层顶底板中分布示意图1采动影响带边界；2支承压力区；3卸载区边界 为了减轻或避免支承压力对巷道的危害和改善采区巷道维护状况，就必须掌握回采工作面周围支承压力的分布规律，并了解它对采区巷道的影响特点。（二） 采区平巷沿走向矿压显现规律掌握沿煤层走向方向的矿压显现规律，对于正确选择巷道的支架类型确定合理的支护参数，控制矿压，改善巷道维护状况有重要意义。生产实践与多年观测，工作面上、下平巷中矿压显现规律如下：如图45所示。此例以本区段工作面采完后留下供下区段工作面复用的下部运输顺槽为例，从巷道开始掘进到开采工作完全结束（即为两个工作面服务）巷道报废的全过程中，矿压显现共分为五个阶段：图45 工作面下部顺槽顶底板移动的全过程曲线1移动速度曲线；2移近量曲线、巷道掘进阶段在煤层或岩层内开掘巷道，破坏了原始应力平衡状态，即会引起应力重新分布，围岩会产生移动和变形。剧烈期每天的移动速度为几十毫米，稳定期一般，1毫米。、无采掘影响阶段这个阶段的围岩移动主要是由于流变所引起的，即变形量是时间的函数。变形量极小，巷道基本稳定。、采动影响阶段由于回采，围岩应力再次引起重新分布。加之空顶面积较大，导致矿压显现剧烈。工作面前方（前）每天移近速度为十几毫米，占总移近量的1015%；工作面后方（后），每天移近速度为2060毫米。这个阶段的移近量占总移近量的5060%左右。、采动影响稳定阶段该阶段使巷道围岩重新进入相对稳定的阶段，平均移动速度比无采掘影响阶段稍大一些。仅占总移近量的58%。、二次采动影响阶段由于回采，重新引起顶板岩层失稳和运动，比一次采动影响稍大一些，占总移近量的2025。根据采区平巷的矿压显现规律的研究可知，采区平巷从掘进到报废的整个服务期内顶底板总移近量U总 为 ： U总=UO+v0T0+U1+v1T1+U2 式中：UO、U1 和 U2 由掘巷、一次采动和二次采动引起的顶底板移近量，； V0、V1无采掘影响期和一次采动后稳定期内顶底板移近速度，；T0、T1无采掘影响期和一次、二次采动影响间隔期的时间，。（三）采区斜巷沿倾斜矿压显现规律 掌握沿煤层倾斜方向的矿压显现规律，对于正确选择采区巷道位置，确定合理的护巷煤柱尺寸或采用无煤柱护巷方法等都有重要意义。通过多年井下观测，巷道内从煤体边缘向煤体深部可分为三个不同的矿压显现带（图4-6） 图46 采区斜巷中沿倾斜不同矿压显现带1卸载带；支承压力带；原岩应力带；lmax峰值位置、煤体边缘卸载带 巷道边缘煤体在高应力作用下产生变形和破坏后，承载能力降低，故称应力降低区。该带的宽度一般为13m，少数情况下可达46m。依煤层采高、煤体强度与作用应力大小变化。、支撑压力显现带该带也称应力增高带。影响范围多数矿井为1530m，少数矿井可达3540m，峰值距煤体边缘的距离，对多数矿井为1520m，此范围内不宜布置巷道。、原岩应力带随远离煤体边缘，支承压力影响逐渐减弱，至煤体内部一定距离处即转入原岩应力状态，称原岩应力带，该带可布置巷道。 根据目前的研究，沿倾斜支承压力峰值离煤体边缘的距离B可按以下经验公式估算：3B=17.0150.475f0.160.99a1.593M1.710 ? H，m式中 f0煤层坚固性系数；顶板岩石单向抗压强度，Mpa；a煤层顶倾角，（）；M煤层采高，m；H开采深度，m。（四）、煤层底板岩巷矿压显现规律掌握煤层底板岩巷矿压显现规律，对于正确选择围岩巷道的位置，改善底板岩巷的维护状况非常关键。通过多年研究，以煤体与采空区交界地区为例，底板岩层中存在着几个不同的矿压显现区如图47所示：图47 煤体与采空区交界处底板岩层中的不同矿压显现区A应力增高区；B应力降低区；C影响微弱区；D未受影响区A、应力增高区这是由于开采工作引起的支承压力传递到底板的结果，愈靠近煤层，集中应力就愈大，此处不利于布置巷道。B、应力降低区此处是开采后顶板岩石离层、冒落，在邻近煤体的采空区下方形成的应力明显低于原始应力，故底板岩石中的应力很小，称为降压区。C、影响轻微区此处位于煤体边界处的采空区下方，介于应力增高区和降低区之间，受采动影响极小，有利于布置巷道。D、未受影响区此处离煤体上支承压力集中区较远或深度较大，故称为未受支承压力影响的区域。五、具有冲击地压煤层的开采技术根据前述发生冲击矿压的成因和机理，在开采具有冲击地压危险的煤层时，应注意从两大方面严加管理或采取应有的措施。一方面降低应力（能量）的集中程度；二是改变煤岩体的物理力学性能，以减弱弹性能的能力。本着这样的原则，开采具有冲击地压的煤层注意采取开采技术如下：（一）超前开采解放层如图51所示 图51，超前开采解放层1危险层；2保护层；3保护区；4缷载区通过对保护层2的开采形成应有的采动影响和效果，破坏1层煤系地层的完整性之后，使危险层承受集中应力的能力大大降低，从而减少弹性能的积聚，达到解放危险层的目的。（二）无煤柱开采1应用沿空走道根据支承压力在煤层倾斜方向上的显现规律。采空区边缘存在一定宽度的缷载带，在这个区域中掘进巷道，可完全避免冲击地压的发生。（1） 沿空掘巷即在上区段采完后，间隔一定时间，沿采空区与煤体交界处，在煤层内重新掘进煤层平巷，作为下区段工作面的回风平巷。随具体情况不同，沿空掘巷可分为以下三种方式： 完全沿空掘巷这是沿空掘巷的典型方式，如图52所示：图52，完全沿空掘巷 这种方式应注意：必须在上区段回采造成的围岩移动和冒落过程结束后，再开始掘进。一般滞后时间不要少于23个月，通常为46个月，少数情况可达一年以上。目的是避开动压的影响，或开采形成的集中应力均化稳定，不至于引起冲击的危险。 留小煤柱的沿空掘巷这是沿空掘巷的过渡类型，其特点是在煤体边缘留有13米的小煤柱，其它要求与完全沿空掘巷相同。如图53所示：图53，留小煤柱的沿空掘巷目的是避开煤体内固定支承压力的影响，将巷道设在减压区，防止冲击的危险。 保留老巷部分断面的沿空掘巷这种方式是在保留上区段工作面运输顺槽部分断面的条件下完全沿空掘巷，也可以说是沿空留巷和沿空掘巷的混合形式。留有部分断面往往达不到人们想象的效果，故很少采用。（2） 沿空留巷沿空留巷是在上区段工作面采过后，将运输顺槽保留下来并加以维护，供下区段工作面开采时作为回风顺槽。如图54所示图54，沿空留巷如图55所示图55，沿空掘开切眼的方式如图56所示图56，倾斜长壁沿空留巷2、进行跨巷回采（1）跨越平巷回采跨越平巷回采就是回采工作面从底板岩巷上方连续采过去，在底板岩巷上方不留煤柱，从而避开了煤柱而形成的高应力集中带，避免了冲击地压的危险。如图57，58所示图57，底板岩石平巷上部留有煤柱时应力集中情况图58，跨越平巷回采方式及平巷内压力变化情况（2）跨上山回采，不留区段煤柱与跨平巷回采相似，即回采工作面从底板岩石上、下山上部连续采过去，不留上山保护煤柱，在倾斜方向上不留区段煤柱，从而避开了应力集中。如图59所示图59，跨上山回采时区段煤柱对冲击的影响（三）合理安排开采顺序，禁止工作面对采和追采1、避免跳区段回采采区倾斜长度较大，区段数目较多（56区段），为了缓解采掘接替紧张，有些矿采取跳区段回采的方式安排生产，这种方式可缓解采掘接替紧张状况， 但有些区段和回采工作面会常常处于两面采空或三面采空状态，应力集中程度很高，在工作面前方的应力集中系数有时可达原岩应力的34倍或45倍，这对有冲击地压危险的煤层是非常危险的。因此对于有冲击危险的煤层来说是绝对要禁止的。2、对采为了保证采区产量，或受地质条件限制，或采区走向长度很长的区段，往往在同一区段内同时安排两个工作面对采，有时是一机一综配采，有时一炮一综对采，但在两面邻近收作时，两工作面前方的超前移动压力就会造成迭加，迭加后的集中应力就达到原岩应力的34倍，为有冲击危险煤层的冲击创造了条件。故在工作面布置时应严加注意。3、追采对于厚煤层分层开采和煤层群开采时，上下两工作面一定要有时间和空间上的合理安排，严禁避免上层的动压影响波及下层工作面。即在时间上要有一定的动压稳定期，在空间上要错开一定的错距，两层的开采区不受支压的影响，从而实现安全开采，尤其对于具有冲击危险的煤层来说，更是如此。如图510所示图510上下层采煤工作面的超前关系由图可知上下层工作面的安全错距可采用下式计算：=L b 式中：安全错距（米）；M层间距离（米）; 岩层段动角； L两工作面间的备用距离，一般为3550米（即一个月的推进度）。b最大控顶距4、背离采空区回采（四）避免在高应力区掘进巷道前已述（五）采用长壁式工作面开采具有冲击危险的煤层。国家煤监局已文件要求，取消短壁式开采，这不仅提高了资源回收率，从开采技术上也排除了很多隐患。我国历史以来的短壁开采方法很多如：房式、房柱式、仓储式、倒台阶、垛式、走向短壁式等等。这些采煤方法的共同特点，即是工作面长度短煤柱多，应力集中点多，大范围被采后，煤柱上的应力比较高。对于有冲击危险的煤层来说，易发生冲击地压 ，这是我国具有冲击危险矿井多年的教训。至于其他方面也存在着很多的缺点，此处不在详述。（六）改变煤岩体的物理力学性质越坚硬的煤岩体，稳定性越好，而稳定性越好的煤岩体，开采后的移动支承压力越不易于释放，不易于消耗于煤岩体的破坏过程之中。如果能使坚硬，稳定的煤岩体的物理力学性质弱化，降低其承受集中应力的能力，即减少弹性能的积聚，就可以从本质上减弱冲击地压的危险。因此可采用煤层高压注水的方法人为地在煤岩体中造成一系列的弱面，并起软化作用，以降低煤岩体的强度和增加塑性变形量，即可达到减弱冲击的目的。注水后，煤的湿度平均增加1.11.2%时，方使其单向受压的塑性变形量增加13.314.5%。放震动炮是人为地释放煤体内部集中应力区积聚的能量。在回采工作面使用时，一般沿工作面走向打46米深的炮眼，进行松动爆破，使最大支承压力转入煤体深处，可大大降低对采场的威协。这种方法在西德取得了较好的效果。孔槽缷压是选用大直径钻孔或切割沟槽使煤体松动，达到缷压效果。缷压钻孔的深度一般应穿过应力增高带。在掘进石门揭开有冲击危险的煤层时，应距煤层58米处停止掘进，使钻孔穿透煤层进行缷压。在回采工作面中使用时，钻孔深度为1520米，钻孔直径为75150毫米（目前孔径已发展到250300毫米），孔距为11.5米。（七）设置冲击地压监测系统前已述，波兰是煤矿冲击地压比较严重的国家。除了在开采系统上采取了一系列措施外，井上下监测系统的作用也是波兰多年来防治冲击地压的重要手段。我国北京矿务局至80年代就引进了这套系统，对防治该局的冲击地压发挥了较理想的作用。这套系统设有地面监测接收站，地下各个工作面掘进头埋有电磁感应探头，当有些地点的应力达到一定界限，探头能及时将信号传递到地面接收站，然后采取相应措施，避免了冲击地压的发生或冲击地压造成的危害。对于有冲击危险的煤层可配备使用这一监测系统，能大大提高具有冲击危险煤层的安全性能。一般来说，防治冲击地压，可能需要多种方法的结合，但其重点应放在开拓部署和开采方法上，图511所示的冲击地压综合防治方案，可供相关人员参考。图511，冲击地压综合防治方案六、采深与冲击地压的关系波兰曾对此问题做过试验研究。巷道周边煤岩抗压强度随开采深度变化曲线如图61所示。从煤强度来看：当时，深度450m左右，煤体遭到破坏；当，深度超过610m时，煤体遭到破坏；当，深度超过750m时，煤体遭到破坏；当，深度超过880m时，煤体遭到破坏。以上几种情况的临界深度充分说明：不同的煤体具有不同的临界深度。不同深度的煤体会遭到不同程度的破坏，为煤的挤出甚至突出提供了条件。表5-1巷道周边煤岩抗压强度随开采深度的变化开采深度H/m岩石容重原岩应力/MPa煤不同抗压强度下巷道周边煤的垂直应力岩石不同抗压强度下巷道周边煤的垂直应力15202530406090110200224.48.49.39.610.08.89.69.810.0400239.213.615.316.617.7