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冲击地压地质因素调查内容及预报方法的探讨

摘要：冲击地压是矿井灾害的一种，是由于工作面、巷道周围的煤岩体在其

力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能突然释放而产生的一种以急剧变化为特征

的动力现象，给矿井的安全生产构成了严重威胁。本文着重从矿井地质的角度来

分析和研究，阐述地质工作开展内容，从煤系岩性及其组合、地质构造、水文地

质、瓦斯地质等几方面进行地质因素调查，提出地质预测预报方法。

关键词：冲击地压；地应力；地质因素调查；预测预报

引言

为了全面掌握目前我国冲击地压的发生情况和防治现状，统计分析了近年来

我国冲击地压发生的区域、条件、特点以及防治手段和效果。分析结果表明:随

着我国煤矿采深的日益加大，冲击地压灾害将越来越严重；坚硬厚层顶板条件和

断层、褶曲等构造是冲击地压发生的主要地质因素；开采形成的煤柱应力集中和

动载是冲击地压发生的主要开采技术因素。

一、冲击地压发生条件分析

1、冲击倾向性

冲击地压矿井的煤体冲击倾向性情况:无冲击倾向3个、弱冲击倾向和强冲

击倾向均为23个。由波兰学者最早提出的冲击倾向性理论，我国采用了其中的

弹性能指数、冲击能指数和动态破坏时间3个指标作为煤层的冲击倾向性指标，

根据对近年来的冲击倾向性试验结果分析并结合冲击地压发生实际地质条件，又

增加了煤的单轴抗压强度为冲击倾向性指标之一，对于顶板岩层的冲击倾向性，

则采用了由我国提出的顶板弯曲能量指数。经对已发冲击地压矿中煤体冲击倾向

性统计结果，大部分发生冲击地压矿井的煤层都具有冲击倾向性。但在一些没有

冲击倾向性的矿井也发生了冲击地压，如徐州权台矿、平顶山十矿和北京大安山

矿均为软弱无冲击倾向煤层。煤岩冲击倾向性测定结果只是对煤岩样进行单轴试

验的实验室结果，无法真实反映煤岩结构和原岩应力状态。为了使煤岩冲击倾向

冲击地压的地质因素调查内容冲击地压地质调查的内容：一是调查矿井煤（岩）

层的力学性质、地质构造的力学性质及展布特征，水和瓦斯赋存情况及活动规律，

掌握矿井冲击地压的地质基础资料；二是分析矿井冲击地压发生的原因及其作用

特点，以掌握它的显现规律，配合生产部门提供安全作业所需要的地质资料。

冲击倾向性测定更能充分反映煤岩层实际状态和特点，近年来，我国科研人

员开展了煤、岩组合模型的冲击倾向性试验测定工作，已经取得初步成果。在考

虑原位煤体的冲击危险时，还有学者提出了包含冲击倾向性指标和煤体受力状态

的冲击危险性系数评价其诱发冲击地压发生的可能性，具有一定的合理性。综合

指数法则考虑了包括岩体应力、岩体特性(包括煤岩冲击倾向性)和煤层特征的综

合指标。把煤岩的冲击倾向性与煤岩结构、地质异常条件、煤岩受力状态和采动

影响等因素相结合，用动态综合指标以更有效地评价冲击危险性是今后的主要研

究方向。

2、开采技术因素

开采技术因素对冲击地压的影响因素主要有3个:本煤层开采形成的孤岛煤

柱、煤层群开采条件下形成的上覆煤柱以及放炮震动。孤岛煤柱冲击地压矿井

26个，如:义马千秋；兖州济三、济二、东滩、鲍店；新汶协庄；徐州张集；平

顶山十一矿；开滦唐山、赵各庄等。上覆煤柱冲击地压矿井11个，如:新汶华丰、

大同同家梁、忻州窑；鹤岗峻德等。放炮震动冲击地压矿井6个，如:新汶良庄；

开滦赵各庄；鹤岗南山；七台河新兴；北京木城涧等。

从开采技术因素来看，开采孤岛煤柱和在上覆煤柱下进行开采等引起的采动

应力集中是冲击地压发生的主要诱因，由于很多煤矿的开采设计方案不合理或由

于采掘接替紧张而形成了很多孤岛开采局面，统计中有孤岛开采的煤矿26个，

占统计总数的39%。由于孤岛或半孤岛开采，在开采中形成多个支承压力叠加，

造成了应力急剧集中和冲击地压危险。在多煤层开采中，上层煤开采遗留下的煤

柱将对下层煤开采形成应力集中条件，统计中有上覆煤柱影响的矿井有11个，

占统计总数的16%。一些煤矿还同时存在孤岛煤柱和上覆煤柱的情况，这无疑加

重了冲击地压的危险程度，如大同同家梁煤矿、开滦唐山、赵各庄矿和鹤岗峻德

矿。根据以上统计数据和冲击地压的“三因素”机理，可以认为，开采中形成的煤

柱产生的应力集中是冲击地压最大的一个力源因素。另外，放炮震动也极有可能

造成动载而诱发冲击地压，如新汶良庄矿、枣庄八一矿、开滦赵各庄矿、鹤岗南

山矿、七台河新兴矿和北京木城涧矿。

二、冲击地压的地质因素调查内容

1、煤系岩性及其组合因素调查

煤岩层的物理力学性质是构