紫金矿业集团股份有限公司 紫金山金铜矿
摘要：冲击地压也称冲击矿压，主要指井下巷道或回采作业面围岩因自身所蕴藏弹性变形能瞬时释放而发生的强烈且突然的岩体动力破坏现象，通常伴有矿山岩体抛出、巨响和气浪等现象。这种现象通常会对井下巷道或作业面造成严重破坏，是威胁生产安全的主要灾害类型之一。随着矿山深部开采越发普遍，冲击地压不仅发生频率显著增加，而且还常伴生有瓦斯异常涌出、底板突水等次生灾害。同时考虑地下深部岩体具备高应力、高地温、高瓦斯等诸多特征，预计随着矿井深部开采的进一步发展，井下冲击地压现象及因其诱发的伴生灾害会越发普遍。因此，加强对冲击地压灾害防控技术的探究，探索多样化的防治工艺，从而有效适应井下不同环境下的冲击地压防范需求，实现对冲击地压的有效防治。
关键词：冲击地压；灾害防控；重要性
1冲击地压灾害治理的重要性
随着开采规模和矿井的深度也逐年增加，深部矿井的出现使得冲击地压灾害的发生频率也逐年增加，随着矿井开采规模和深度的逐年增加，以冲击地压等为代表的深部开采诱发的灾害事故更具突发性，冲击地压发生时突然、急剧、猛烈，使得造成的灾难成破坏性，不仅造成巨大的经济损失还会危害到人们的生命安全。除此之外，冲击地压的发生还可能伴随着瓦斯爆炸，顶板突水的严重事故。不正规操作以及不认真的检测或者一些不确定因素的影响都会是重大事故发。由此可见，开展冲击地压灾害治理工作，建立较完善的防冲技术体系极为重要。提高矿山冲击地压动力灾害的综合防治水平，为矿山制定针对性的防御、减轻和控制矿山冲击动力灾害的专项措施提供可靠的科学依据，提高矿井开采的安全性，减少人员伤亡事故，减少经济损失，具有极大的安全效益和经济效益。
2冲击地压监测预警技术
受限于现阶段矿井冲击地压发生机理不明晰且矿井地质赋存条件复杂多变等因素，为提升冲击地压预警有效性，在生产实际中常采用区域监测和局部监测相结合的多参量同步监测预警技术。常见的监测系统如下：
a）自震式微震监测系统。这种监测系统能通过对井下微震事件的有效定位，获得相应的能量图谱和频谱特征，达成对井下矿山岩体应力分布、岩层活动、构造形态等的连续实时监测，可以有效应用于浅埋房式采空区下的围岩动载有效监测。b）应力在线监测系统。冲击地压的出现根本在于地应力与采动应力的综合影响使得发生了应力高度集中现象，采动应力在采掘扰动下出现动态改变。有鉴于此，可借由对井下矿山岩体应力的长期实时监测达成对冲击地压的有效预警。这方面应用较多的工艺有光纤光栅应力在线监测、钻孔应力观测和当量钻屑监测等，这些方法能基于对不同参数的测定，实现对井下采掘面围岩体应力改变的有效观测，从而对冲击地压的出现予以预警。c）“震动场-应力场”联合监测预警系统。“震动场-应力场”联合监测预警系统以震动波CT（扫描）技术为核心，以采动应力监测技术为辅助，选择波速异常和波速梯度异常作为主要监测指数，借助构建不同时域内的震动能量和矿山岩体破裂耦合关系，实现对冲击变形的有效预测，从而为冲击地压的防治提供指导。
3冲击地压防治技术
3.1冲击地压应力控制分析
现阶段，中国在浅埋深矿井冲击地压的防治上已初步构建起完善的防控体系，虽然尚未完全掌握相关机理，但对影响冲击地压的主要因素已基本明确，从而为深部矿井冲击地压的有效防治提供了有力参考。具体来说，易多发冲击地压的矿井必须采用“区域+局部”的综合防冲措施。（1）在井下采区的设计中采取预防性的区域防冲措施，自区域层面降低冲击地压发生的可能性。
一般来说，区域防冲手段通常包括两方面：(a）自开采设计优化层面出发，囊括采掘部署、保护层开采、巷道层位设置、采矿工艺设计等方面，自源头规避围岩应力集中现象，从而实现对冲击地压的防控；(b）从区域层面对矿山岩体强度予以弱化，从而缩减其应力集聚水平。（2）对于已掘设完成的采掘作业面，必须在区域防冲的基础上采取有效的局部防冲手段。这种技术主要针对监测存在异常或受特殊地质因素影响的区域开展，常用的手段包括矿山爆破（钻孔）卸压、矿山注水、顶板预裂、底板爆破（钻孔）卸压等。
3.2冲击地压支护设备分析
对于井下冲击地压区域而言，在采取有效措施降低冲击地压发生概率的同时还必须采用有效的加强支护手段确保作业安全性。常用的支护设备包括液压支架、锚杆（索），所用支护方式多为锚杆主动支护和钢架棚被动支护。现阶段较为新型的防冲击地压专用设备包括防冲击吸能液压支架、恒阻大变形锚杆等。其中防冲吸能液压支架借助大刚度梁体和高阻力液压支柱实现对整个支护体系刚度的整体提升，并借助吸能构件与泡沫金属提升支护阻尼系数，使其能对围岩产生的冲击予以快速吸收并实现稳定变形让位；恒阻大变形锚杆由弹性杆体和恒阻装置构成，可持续提供恒定工作阻力，确保巷道变形稳定，可被广泛应用在深部破碎巷道和软岩巷道等已发生冲击地压的巷道中。此外，研究学者还针对多巷道支护难的现状，提出了高预应力锚杆一次支护理论，也就是通过大幅提升高支护系统初期支护的强度和刚度，并降低围岩强度，实现对围岩完整性的有效保护。
4冲击地压灾害防控技术展望
1）加强对灾变破坏多尺度效应及多尺度转变机制的研究是探究冲击地压发生原因的新突破口。虽然多年来，众多学者在冲击地压发生机理的研究上取得众多成果，但受限于矿井地质结构和环境应力的复杂多样性，要彻底明晰冲击地压发生机理仍需对矿山岩体自身特性和灾变引起的多尺度效应及多尺度转化机制等方面开展深入探究。
2）进一步加大对冲击地压防控机理的研究力度。长期以来，矿业生产中各类工程问题的研究解决一直存在技术先于理论的现象，这极大程度制约了矿山生产的精细化发展。特别是对于矿井安全而言，理论研究滞后于技术发展，使得理论成果无法对生产实际予以有效指导，使得相关防控技术防控效果最大化地受到影响，因此加大对冲击地压防控机理的研究力度十分必要。
3）冲击地压监测预警和智能感应等技术逐渐融合。现阶段，针对矿井冲击地压监测预警的各类设备数量众多，但大部分设备均是基于某一机理所研发的，这使得其监测适用性有着一定的局限，往往只能对相应机理所诱发的冲击地压事故予以有效防范。有鉴于此，构建更具普适性的监测预警模型，并使得相关监测预警技术同智能感应技术相互融合，有助于冲击地压监测预警有效性的大幅提升。
4）基于环境应力、矿山岩体属性和自身结构等方面，研发更加高效的智能防控工艺。长期以来，针对冲击地压灾害防控技术的研究一直是矿井安全的重点所在。其中对于冲击地压的区域治理来说，采取合理的巷道布置和回采工艺相结合的方法，一直未实现有效突破。而局部防冲击地压措施主要从控制环境应力、控制矿山岩体介质属性、控制矿山岩体结构等三方面着手，需要向成体系的工程化方向发展。而这些都需要积极发展更加高效的智能防控技术。
5结语
冲击地压作为矿井深部开采中越发常见的一种地质灾害类型，实现对其的有效防控对于矿井的长久发展意义重大。矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产实际中积极组织人员，开展专项研究，并引进先进技术理念，从而推动更具适应性的冲击地压灾害防控技术的产生，使其为矿井发展提供有效保障。
参考文献：
[1]大采深、强冲击掘进工作面冲击地压防治技术[J].郑晓晨.煤炭科技.2020(02）
[2]煤矿冲击地压防治技术的现状及前景[J].齐睿.内蒙古煤炭经济.2019(24）