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冲击地压及矿震 ㈠ 冲击地压 冲击地压是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，动力将煤岩体抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和岩体破坏、支架与设备损坏、人员伤亡、部分巷道垮落破坏等。冲击地压还会引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统等。它是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。对于冲击地压现象，世界各国，以及不同的行业，称谓也不一样，常见的有“岩爆”、“煤爆”、“冲击矿压”、“冲击地压”、“矿山冲击”等，本书采用“冲击地压”这个术语。 1. 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、宏观和微观上的显现形态多种多样，显现强度和所造成的破坏程度相差也很大。冲击地压的分类方法较多，常用的分类方法有以下两种： ⑴ 根据冲击地压的能量特征，将冲击地压分为微冲击、弱冲击、中等冲击、强烈冲击以及灾害性冲击五个等级（表3-7-1） 表3-7-1 按能量特征分类表 冲击地压级别地 震 能（J）震中的地震烈度（级）微冲击（射落、微震）＜10＜1弱冲击10～1021～2中等冲击102～1042～3.5强烈冲击104～1073.5～5灾害性冲击＞107＞5①微冲击 表现为小范围岩石抛出和矿体微震动，包括射落和微震。射落是表面的局部破坏，表现为单个煤（岩）块弹出，并伴有射击的声响。微震是母体深部不产生粉碎和抛出的局部破坏，常伴有声响和岩体微震动。 ②弱冲击 少量煤（岩）抛出的局部破坏，伴有明显的声响和地震效应，但不造成严重损害。 ③中等冲击 急剧的脆性破坏，抛出大量岩石，形成气浪，造成几米长的巷道支架损坏和垮落，推移或损坏机电设备。 ④强烈冲击 使长达几十米的巷道支架破坏的垮落，损坏机电设备，需要大量的修复工作。 ⑤灾害性冲击 使整个采区或一个水平内的巷道发生垮落。个别情况下波及全矿，造成整个矿井报废。 ⑵ 根据显现强度及其对煤和岩层、支架、设备的破坏程度，分为弹射、煤炮（深部冲击）、微冲击以及强冲击四类。 ①弹射 单个碎块从煤岩体表面弹射出来，并伴有强烈的声响。 ②煤炮（深部冲击） 深部的煤岩体发生破坏，但煤或岩石不向已采空间内抛出，只有片帮或散落现象，岩体震动，伴有声响，有时产生煤尘。 ③微冲击 煤或岩石向已采空间抛出，但对支架和设备无损害，围岩震动，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 部分煤或岩体急剧破坏，大量的煤或岩石向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩强烈震动，伴有巨大声响，形成大量煤尘。 强冲击按显现地点分为以下七类： a. 在连续煤体中（图3-7-1a）； b. 在被巷道切割的煤柱中（图3-7-1b）； c. 在被巷道从煤体分离出来的煤柱中（图3-7-1c）； d. 在煤层边缘部分（图3-7-1d）； e. 在掘进的煤层巷道中（图3-7-1e）； f. 在有底板或顶板破坏的巷道中（图3-7-1f）； g. 在掘进的岩层巷道中。 这种分类方法便于分析支承压力的分布情况，有利于制定防治措施。 图3-7-1 按显现地点的冲击地压分类 2. 冲击地压的显现特征 概括起来，我国煤矿冲击地压的主要显现特征表现在以下几个方面： ⑴ 突发性：冲击地压发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间几秒到几十秒，难已事先准确确定发生的时间、地点和强度。 ⑵ 多样性：一般表现为煤爆（煤壁爆裂、小块抛射）、浅部冲击（发生在煤壁2～6m范围内，破坏性大）和深部冲击（发生在煤体深处，声如闷雷，但破坏程度不同）。最常见的是煤层冲击，也有顶板冲击和底板冲击，少数矿井发生岩爆。在煤层冲击中，多数表现为煤块抛出，少数为数十平方米煤体整体移动，并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波； ⑶ 破坏性：往往造成煤壁片帮、顶板可能有瞬间明显下沉，但一般并不冒落；有时底板突然鼓起甚至接顶；常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出，堵塞巷道，破坏支架；从后果来看冲击地压往往造成人员伤亡和巨大的生产损失。 ⑷ 复杂性：在自然地质条件上，除褐煤以外的各种煤种都记录到冲击现象，采深从200～1000m，地质构造从简单到复杂，煤层从薄层到特厚层，倾角从水平到急斜，顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等都发生过冲击地压。在生产技术条件上，不论水采、炮采、机采或是综采，全部垮落法或是水力充填法等各种采煤工艺，不论是长壁、短壁、房柱式或是煤柱支撑式，分层开采还是倒台阶开采等各种采煤方法都出现了冲击地压，只有无煤柱长壁开采法冲击次数较少。 ㈡ 矿震 矿震是指由于开采活动引起的矿山岩层震动，它是巷道周围介质突然在一瞬间