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冲击地压

岩体突然破坏,瞬时释放大量能量,伴有声响和震动的地压现象。如岩石突然突出或弹射,岩柱崩溃,煤、岩与瓦斯突出等。可一次破坏岩石几吨至上万吨,巷道几米到几十米,还可能波及全矿,造成伤亡,或使部分矿体无法开采。有记载的冲击地压,以英国最早,发生于1738年;1933年发生在抚顺胜利煤矿的冲击地压是中国的最早记载。

冲击地压在煤矿、金属矿、隧道中都可能发生,其命名与分类很不一致。有的将有声响的岩石突然破碎,称为岩爆或煤炮;将引起矿区地震的称矿震;将瓦斯煤矿采掘工作面发生的煤与岩石突然抛出称瓦斯突出。有的将上述现象统称矿山动力现象。

岩体突然破坏的原因,在于破坏的地点贮存能量远大于变形破碎所需要的能量。贮存的能量的大小与其所处地层深度、岩性、地质构造以及采矿方法等密切相关。在岩石的凝固与沉积过程中,各成分收缩不同,有可能形成凝固应力。由于岩体处于三轴压缩状态,这些能量可长期保存。地下工程破坏了岩体的平衡,表面围岩处于双轴应力状态,使变形破碎所需的能量大为减小。在岩体破坏后,过剩的大量能量又将破碎岩石抛出,造成周围岩体震动。脆性岩体的破碎速度很快、很突然。如果岩石中含有高压气体,原来受高应力控制,闭锁在孔隙中,随着应力逐渐减小,将缓慢渗出。一旦岩石突然破碎,应力突然减少,气体来不及渗出,便猛烈膨胀,把岩石“炸”成很细的粉末,形成气石流,一起抛出。这又使应力重新分布,可能再次使围岩破坏、粉碎、搬运。几番交替作用,规模更加扩大。

防止冲击的主要措施有:开采解放层;合理布置巷道位置;合理选择开采顺序和支护方法;消除孤立煤柱,避免应力集中现象;对厚层坚固顶板进行处理,降低煤柱的支承压力;向岩层注水或软化剂;在岩层内钻孔,预先释放一部分能量和气体;用水力冲刷或震动爆破,扩大钻孔破岩效果。其中最有效的区域性措施是开采解放层。

用地质力学及地球物理方法,配合岩体应力和岩体移动测量,利用声发射技术和钻屑等方法,测量岩体内部的破碎情况或岩粉、煤粉的数量,可作冲击危险性预报。岩体破碎前产生微小破裂,并发出声响和微震,故可用微震监测方法,预报冲击地压。