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“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180～400M 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，1950～1960年期间，平均每年发生226次。1961～1965年每年平均发生88次。1966～1970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1949～1982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850～1000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5～40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，