衝壓地壓及其防治
一、衝擊地壓
衝擊地壓是指在開采過程中，積聚在煤炭體中的能量，瞬間釋放出來，產生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現象。特征：常伴隨有很大的聲響、岩體震動和衝擊波，在一定範圍內可以感到地震；有時向采掘空間拋出大量的碎煤或岩塊，形成很多煤塵，釋放出大量的瓦斯。
根據原岩(煤)體應力狀態不同，衝擊地壓可分為3類：重力型衝擊地壓、構造應力型衝擊地壓、中間型或重力一構造型衝擊地壓。重力應力型衝擊地壓：主要受重力作用，沒有或隻有極小構造應力影響的條件下引起的衝擊地壓。 構造應力型衝擊地壓：主要受構造應力(構造應力遠遠超過岩層自重應力)的作用引起的衝擊地壓 。中間型或重力～構造型衝擊地壓：主要受重力和構造應力的共同作用引起的衝擊地壓。
根據衝擊的顯現強度分類：(1)彈射：一些單個碎塊從處於高應力狀態下的煤或岩體上射落，並伴有強烈聲響，屬於微衝擊現象。 (2)礦震：它是煤、岩內部的衝擊地壓，即深部的煤或岩體發生破壞，煤、岩並不向已采空間拋出，隻有片帶或塌落現象，但煤或岩體產生明顯震動，伴有巨大聲響，有時產生礦塵。較弱的礦震稱為微震。 (3)弱衝擊。煤或岩石向已采空間拋出，但破壞性不很大，對支架、機器和設備基本上沒有損壞；圍岩產生震動，一般震級在2.2級以下，伴有很大聲響；產生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯湧出。 (4)強衝擊。部分煤或岩石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現支架折損、設備移動和圍岩震動，震級在2.3級以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產生衝擊波。
根據震級強度和拋出的煤量分類：(1)輕微衝擊：拋出煤量在10t以下，震級在1級以下的衝擊地壓。 (2)中等衝擊：拋出煤量在10t～50t以下，震級在1級～ 2級的衝擊地壓。 (3)強烈衝擊：拋出煤量在50t以上，震級在2級以上的衝擊地壓。 一般麵波震級Ms=1時，礦區附近部分居民有震感；Ms=2時，對井上下有不同程度的破壞；Ms>2時，地麵建築物將出現明顯裂縫破壞。
根據發生的地點和位置分類： (1)煤體衝擊。發生在煤體內，根據衝擊深度和強度又分為表麵、淺部和深部衝擊。 (2)圍岩衝擊。發生在頂底板岩層內，根據位置有頂板衝擊和底板衝擊。
二、衝擊地壓機理
衝擊地壓成因的機理：對衝擊地壓成因和機理的解釋主要有強度理論、能量理論、衝擊傾向理論和失穩理論。1、強度理論 該理論認為，衝擊地壓發生的條件是礦山壓力大於煤體--圍岩力學係統的綜合強度。其機理為：較堅硬的頂底板可將煤體夾緊，阻礙了深部煤體自身或煤體--圍岩交界處的變形(見下圖)。由於平行於層麵的摩擦阻力和側向阻力阻礙了煤體沿層麵的移動，使煤體更加壓實，承受更高的壓力，積蓄較多的彈性能。
從極限平衡和彈性能釋放的意義上來看，夾持起了閉鎖作用。在煤體夾持帶內，壓力高、並儲存有相當高的彈性能，高壓帶和彈性能積聚區可位於煤壁附近。一旦高應力突然加大或係統阻力突然減小時，煤體可產生突然破壞和運動，拋向已采空間，形成衝擊地壓。
2、能量理論
該理論認為，當礦體與圍岩係統的力學平衡狀態破壞後所釋放的能量大於其破壞所消耗能量時，就會發生衝擊地壓。剛性理論也是一種能量理論，它認為發生衝擊地壓的條件是：礦山結構（礦體）的剛度大於礦山負荷係(圍岩)的剛度，即係統內所儲存的能量大於消耗於破壞和運動的能量時，將發生衝擊地壓。但這種理論並未得到充分證實，即在圍岩剛度大於煤體剛度的條件下也發生了衝擊地壓。
3、衝擊傾向理論
該理論認為，發生衝擊地壓的條件是煤體的衝擊傾向度大於實驗所確定的極限值。可利用一些試驗或實測指標對發生衝擊礦壓可能程度進行估計或預測，這種指標的量度稱為衝擊傾向度。其條件是：介質實際的衝擊傾向度大於規定的極限值。這些指標主要有：彈性變形指數、有效衝擊能指數、極限剛度比、破壞速度指數等。
上述三種理論提出了發生衝擊地壓的三個準則，即強度準則、能量準則和衝擊傾向度準則。其中強度準則是煤體破壞準則，能量準則和衝擊傾向度準則是突然破壞準則。三個準則同時成立，才是產生衝擊地壓的充分必要條件。
4、失穩理論
近年來，我國一些學者認為，根據岩石全應力——應變曲線，在上凸硬化階段，煤、岩抗變形(包括裂紋和裂縫)的能力是增大的，介質是穩定的；在下凹軟化階段，由於外載超過其峰值強度，裂紋迅速傳播和擴展，發生微裂紋密集而連通的現象，使其抗變形能力降低，介質是非穩定的。在非穩定的平衡狀態中，一旦遇有外界微小擾動，則有可能失穩，從而在瞬間釋放大量能量，發生急劇、猛烈的破壞，即衝擊地壓。由此，介質的強度和穩定性是發生衝擊的重要條件之一。雖然有時外載未達到峰值強度，但由於煤岩的蠕變性質，在長期作用下其變形會隨時間而增大，進入軟化階段。這種靜疲勞現象，可以使介質處於不穩定狀態。在失穩過程中係統所釋放的能量可使煤岩從靜態變為動態過程，即發生急劇、猛烈的破壞。
三、衝擊地壓的防治
根據衝擊地壓發生的原因，可以製定防治衝擊地壓的措施。主要從兩個方麵著手，一是避免產生應力集中區或降低應力集中，既防範措施，如避免形成孤立煤柱；二是對已產生的應力集中區，想方設法如何緩慢釋放集中區煤岩體內積聚的彈性潛能，既解危措施，如煤層預注水。
