李振
山东能源枣矿集团田陈煤矿 山东滕州277523
摘要：
冲击地压是否发生，取决于煤岩是否具有冲击倾向、煤岩体中的应力是否达到冲击地压临界应力条件和是否存在触发因素。冲击倾向是煤岩体的固有属性，属于冲击地压发生的内因，应力、扰动是煤岩体的受载条件，属于冲击地压发生的外因。因此，判断煤岩体是否发生冲击，需分析是否具备冲击地压发生内因和外因。
关键词：冲击地压 煤柱区 危险性 防治
1.冲击地压的特征
1.1突然爆发。冲击地压发生前，预兆不明显。
1.2巨大声响。冲击地压爆发的瞬间，伴有雷鸣般的响声。
1.3冲击波强。煤体内积聚的弹性能突然释放，产生强大的冲击波。它能冲掉工人头上的矿帽，冲倒几十米至几百米内的风门、风墙等设施。
1.4弹性振动。冲击地压发生时在围岩内引起弹性振动，工作人员被弹起摔倒，甚至输送机、轨道等重型设备都可能被振动和推移，连地面人员有时都能感到这种振动。该振动所产生的弹性波可以被几百公里外的地震仪检测到，并留有清晰的震相记录。
1.5煤体移动。据现场观测，浅部冲击时煤体发生移动，煤体移动时在顶板接触面上留有明显的棕褐色擦痕，擦痕的方向即为煤体移动的方向。
1.6顶板下沉或底板臌裂。冲击地压发生时常导致顶板下沉或底臌。
1.7煤帮抛射性塌落。冲击地压造成煤帮抛射性塌落，多发生在煤帮上部到顶板的一段，越靠近顶板塌落越深，强烈冲击时，塌落深度可达1.5～2.0m。
2.冲击地压的分类
2.1根据原岩(煤)体应力状态不同，冲击地压可分为：重力型、构造型和重力、构造应力并有的中间型。重力型冲击地压主要是受重力作用，没有或构造应力影响极小，在一定的顶底板和开采深度条件下，由采掘影响引起的冲击地压。构造型冲击地压主要是受构造应力作用而引起的冲击地压。中间型冲击地压是受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压，是两者综合作用的结果。
2.2按冲击地压发生的地点的不同，冲击地压可分为：煤体冲击、围岩冲击。煤体冲击发生在煤体内，根据冲击深度和强度的不同又分为表面冲击、浅部冲击和深部冲击三种类型。围岩冲击发生在顶底板岩层中，根据位置又分为顶板冲击和底板冲击。还有分为巷道冲击地压和工作面冲击地压。
2.3根据冲击的显现强度，可分为：弹射、矿震、弱冲击和强冲击。弹射是指一些单个破碎岩(煤)块从处于应力状态下的煤或岩体上抛射出去，并伴有强烈声响。矿震是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，产生片帮和塌落现象，煤或岩体产生强烈震动，伴有巨大声响，有时产生煤尘。弱冲击，是指煤和岩石向开采空间抛出，破坏性很小，对支架、机器、设备基本上无损坏，围岩产生震动，一般在里氏2.2级以下，且伴有很大声响，产生煤尘，在含瓦斯煤层中可能有大量的瓦斯涌出。强冲击是指部分煤和岩石急剧破碎，大量向开采空间抛出，砸坏支架，推移设备，围岩震动，震级在里氏2.3级以上，并伴有巨大声响，产生大量煤尘和冲击波。
2.4根据震级强度和抛出的煤量，冲击地压可分为三级：轻微冲击(Ⅰ级)即抛出煤量在10t以下，震级在里氏l级以下的冲击地压。中等冲击(Ⅱ级)即抛出煤量在10～15t，震级在里氏1~2级的冲击地压。强烈冲击(Ⅲ级)即抛出煤量在50t以上，震级在里氏2级以上的冲击地压。
2.5波兰按冲击地压破坏程度分为三级：弱冲击(Ⅰ级)，即顶底板或侧帮岩(煤)体向开采空间急速运动，沿采煤工作面或巷道20m以内部分或全部支架遭到破坏。中等冲击(Ⅱ级)，即顶底板或侧帮岩(煤)体向开采空间急速运动，沿采煤工作面或巷道20～50m，部分或全部支架遭到破坏。
严重冲击(Ⅲ级)，即顶底板或侧帮岩(煤)体向开采空间急速运动，沿采煤工作面或巷道50m以内部分或全部支架遭到破坏。
3.冲击地压发生的条件及原因
3.1采煤方法。采用不同的采煤方法，所产生的矿山压力及其分布规律也不同。一般来说，短壁体系采煤方法由于巷道交岔点多，遗留煤柱也多，容易形成多处支承压力叠加而引发冲击地压。因此，具有冲击地压危险的煤层最好采用直线长壁式采煤法。
3.2煤柱。煤柱是开采中的孤立体，是产生应力集中的地点，孤岛形和半岛形煤柱可能受几个方向集中应力的叠加作用，因而在煤柱附近最易发生冲击地压；煤柱上的集中应力不仅对本煤层开采有影响，而且还向下层煤传递应力，使下部煤层产生冲击地压。
3.3采掘顺序。采掘顺序对于矿山压力的大小和分布影响很大。巷道相向掘进，采煤工作面的相向推进，以及在采煤工作面的支承压力带内开掘巷道，都会使支承压力叠加而可能发生冲击地压。因此，应避免同一区段上山两翼的工作面同时接近上山。
3.4顶板控制。顶板本身不仅是载荷的一部分，而且还能传递上部岩层重力。顶板控制方法不同，煤体的支承压力也不一样。煤柱支承法控制顶板时，由于煤柱承受着整个开采空间上覆岩层重量，煤柱上集中应力很大，不但在煤柱本身易发生冲击地压，而且对下层煤开采造成困难，也易发生冲击地压。
3.5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，进入极限平衡状态或破坏其平衡，另一方面能迅速地解除煤壁边缘侧向约束阻力，使受力状况发生了变化，由三向受力向两向受力转化，使其抗压强度下降，导致迅速破坏，形成冲击地压。因此，放炮具有诱发冲击地压的作用。
4.煤岩冲击倾向性
3下煤层具备了冲击地压发生的内因，且在高应力条件下具有发生冲击地压的可能。
开采深度：根据统计，一般将煤体单轴抗压强度的1.5倍、2.0倍分别作为冲击地压发生的预警值和临界值。煤体中的垂直应力σ可通过σ =kγH进行估算。开采深度越大，煤体中的垂直应力越易达到冲击地压发生的临界应力水平。3下322工作面开采深度平均为614m，煤体中原始垂直应力为15.35MPa，已略大于冲击地压的临界应力15 MPa，超过了冲击地压预警值，但未达到临界值20 MPa，因此，认为该工作面煤柱区受开采深度影响，可能发生冲击地压，但不完全具备冲击地压发生的外因。
煤柱影响：取左、右两帮煤体垂直应力集中系数分别为1.2、2.0，则左、右帮煤体中的垂直应力分别为18.42 MPa、30.7 MPa，左帮煤体垂直应力超过了冲击地压预警值，右帮煤体垂直应力达到了冲击地压临界值。运输巷两帮是否发生冲击，还取决于两帮低应力区宽度。可见，邻层煤柱应力集中将造成3下322运输巷两帮煤体具备发生冲击地压的外因。
5.煤柱区冲击地压危险性预测
5.1应力条件。根据估算，受开采深度、3上318采空区和工作面采动影响，煤柱区3下322运输巷左、右帮煤体应力将分别达到18.42 MPa、46 MPa，左帮煤体应力达到冲击地压预警值，工作面推进过程中，须加强监测，右帮煤体应力超过冲击地压临界值，具备发生冲击地压的应力条件，工作面推进过程中，应超前实施卸压和解危。
5.2触发条件。3下煤层顶板为坚硬的细砂岩，且厚度较大，3下322工作面回采过程中后方顶板冒落不充分，采空区充填不实，悬顶面积大，顶板破断回转角度和产生的扰动大，易诱发冲击地压。
综上所述，煤柱区3下322运输巷右帮已具备冲击地压发生的内、外因，冲击地压危险性高。
为防止3下322工作面穿越煤柱区期间发生冲击地压，超前工作面60m对煤柱区实施煤层钻孔卸压，钻孔布置在运输巷右帮，钻孔深度为20m，孔径为150mm，钻孔间距为1m，共施工59个钻孔。对冲击危险区域采取卸压解危措施后用钻屑法进行效果检验，只有钻粉量低于预警值后才能正常生产。否则继续实施大直径钻孔卸压解危，采取加密卸压钻孔等强排煤粉措施，实施卸压钻孔后，监测数值依然持续升高，立即汇报，并继续进行打钻卸压，如此循环，直至确认冲击危险解除。
作者简介：
李振，男，1976.08，山东枣庄，大学文化，工程师，现山东能源枣矿集团公司田陈煤矿督察办副主任。