冲压地压及其防治

1、冲压地压及其防治、冲击地压冲击地压是指在开采过程中， 积聚在煤炭体中的能量， 瞬间释放出来， 产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。特征：常伴随 有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震；有 时向采掘空间抛出大量的碎煤或岩块，形成很多煤尘，释放出大量的 瓦斯。根据原岩 (煤)体应力状态不同，冲击地压可分为 3类：重力型冲击地压、 构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。重力应力型 冲击地压：主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下 引起的冲击地压。 构造应力型冲击地压： 主要受构造应力 (构造应力远 远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压。中间型

2、或重力构造型 冲击地压：主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。根据冲击的显现强度分类： (1)弹射：一些单个碎块从处于高应力状态 下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。 (2)矿震： 它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，煤、岩并 不向已采空间抛出， 只有片带或塌落现象， 但煤或岩体产生明显震动， 伴有巨大声响，有时产生矿尘。较弱的矿震称为微震。(3)弱冲击。煤 或岩石向已采空间抛出，但破坏性不很大，对支架、机器和设备基本 上没有损坏；围岩产生震动，一般震级在 2.2 级以下，伴有很大声响； 产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。 (4)强冲击。部分煤或

3、 岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围 岩震动，震级在 2.3级以上，伴有巨大声响， 形成大量煤尘和产生冲击 波。根据震级强度和抛出的煤量分类： (1)轻微冲击：抛出煤量在 10t 以下， 震级在1级以下的冲击地压。(2)中等冲击：抛出煤量在10t50t以下， 震级在1级2级的冲击地压。(3)强烈冲击：抛出煤量在50t以上， 震级在 2级以上的冲击地压。 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

4、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。二、冲击地压机理冲击地压成因的机理： 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。1、强度理论 该理论认为，冲击地压发生的条件是矿山压力大于煤体 -围岩力学系 统的综合强度。其机理为：较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，阻碍了深 部煤体自身或煤体 -围岩交界处的变形 （见下图 ）。由于平行于层面的摩 擦阻力和侧向阻力阻碍了煤体沿层面的移动，使煤体更加压实，承受 更高的压力，积蓄较多的弹性能。从极限平衡和弹性能释放的意义上来看，夹持起了闭锁作用。在煤体 夹

5、持带内，压力高、并储存有相当高的弹性能，高压带和弹性能积聚 区可位于煤壁附近。一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时，煤 体可产生突然破坏和运动，抛向已采空间，形成冲击地压。2、能量理论该理论认为，当矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量 大于其破坏所消耗能量时，就会发生冲击地压。刚性理论也是一种能 量理论，它认为发生冲击地压的条件是：矿山结构（矿体）的刚度大 于矿山负荷系 （围岩 ）的刚度，即系统内所储存的能量大于消耗于破坏和 运动的能量时，将发生冲击地压。但这种理论并未得到充分证实，即 在围岩刚度大于煤体刚度的条件下也发生了冲击地压。3、冲击倾向理论该理论认为，发生冲击地压的条件是

6、煤体的冲击倾向度大于实验所确定的极限值。可利用一些试验或实测指标对发生冲击矿压可能程度进 行估计或预测，这种指标的量度称为冲击倾向度。其条件是：介质实 际的冲击倾向度大于规定的极限值。 这些指标主要有： 弹性变形指数、 有效冲击能指数、极限刚度比、破坏速度指数等。上述三种理论提出了发生冲击地压的三个准则，即强度准则、能量准则和冲击倾向度准则。其中强度准则是煤体破坏准则，能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则。三个准则同时成立，才是产生冲击地 压的充分必要条件。4、失稳理论近年来，我国一些学者认为， 根据岩石全应力 应变曲线， 在上凸硬 化阶段，煤、岩抗变形 （包括裂纹和裂缝 ）的能力是增大的，介质是稳定 的；在下凹软化阶段，由于外载超过其峰值强度，裂纹迅速传播和扩 展，发生微裂纹密集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非 稳定的。在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可能 失稳，从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破坏，即冲击地 压。由此，介质的强度和稳定性是发生冲击的重要条件之一。虽然有 时外载未达到峰值强度，但由于煤岩的蠕变性质，在长期作用下其变 形会随时间而增大，进入软化阶段。这种静疲劳现象，可以使介质处 于不稳定状态。在失稳过程中系统所释放的能量可使煤岩从静态变为 动态过程，即发生急剧、猛烈的破坏。三、冲击地压的防治根据冲击地压发生的原因，可以制定防