衝擊礦壓現象及特征
1.1.1衝擊礦壓現象及特征
衝擊礦壓是壓力超過煤者體的強度極限，聚積在巷道周圍煤岩體中的能量突然釋放，在井巷發生爆炸性02manbetx.com 、動力將煤岩拋向巷道，同時發出強烈聲響，造成煤岩體振動和煤岩體破壞、支架與設備損壞、人員傷亡、部分巷道垮落破壞等。衝擊礦壓還會引發或可能引發其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災以及水災，幹擾通風係統等。
對於衝擊礦壓現象，世界各國，以及不同的行業，其稱謂是不一樣的，常見的有“岩爆”、“煤爆”、“衝擊礦壓”、“礦山衝擊”、“衝擊地壓”等。本節課采用“衝擊礦壓”這個術語。
通常情況下，衝擊礦壓將直接產生：
①將煤岩動力拋向巷道；
②引起岩體的強烈震動；
③產生強烈聲響；
④造成岩體的破斷和裂縫擴展。
因此，衝擊礦壓具有如下明顯的顯現特征：
①突發性。衝擊礦壓一般沒有明顯的宏觀前兆而突然發生，難於事先準確確定發生的時間、地點和強度。
②瞬時震動性。衝擊礦壓發生過程急劇而短暫，像爆炸一樣伴有巨大的聲響和強烈的震動，電機車等重型設備被移動，人員被彈起摔倒，震動波及範圍可達幾公裏甚至幾十公裏．地麵有地震感覺，但一般震動持續時間不超過幾十秒。
③巨大破壞性。衝擊礦壓發生時，頂板可能有瞬間明顯下沉，但一般並不冒落；有時底板突然開裂鼓起甚至接頂；常常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎並從煤壁拋出，堵塞巷道，破壞支架，從後果來看衝擊礦壓常常造成慘重的人員傷亡和巨大的生產損失。
1．1．2衝擊礦壓的分類
根據應力狀態、顯現強度、發生的地點和位置的不同，衝擊礦壓有如下幾種分類方法。
根據原岩(煤)體應力狀態不同，衝擊礦壓可分為三類(如圖1—2所示)：
(1)重力型衝擊礦壓。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礦壓，如棗莊、撫順、開灤等礦區發生的衝擊礦壓屬重力型。
(2)構造應力型衝擊礦壓。若構造應力遠遠超過岩層自重應力時，主要受構造應力的作用引起的衝擊礦壓，如北票和天池礦區發生的衝擊礦壓屬於構造應力型。
(3)中間型或重力——構造型衝擊礦壓。它是受重力和構造應力的共同作用引起的衝擊礦壓。
根據衝擊的顯現強度，可分為四類：
(1)彈射。一些單個碎塊從處於高壓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、岩內部的衝擊礦壓，即深部的煤或岩體發生破壞。但煤、岩並不向已采空間拋出、隻有片幫或塌落現象，但煤或岩體產生明顯震動，伴有巨大聲響，同時產生煤塵。較弱的礦震稱為微震，也稱為“煤炮”。
(3)弱衝擊。煤或岩石向已采空間拋出，但破壞性不是很大，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。
另一種分類是根據震級強度和考慮拋出的煤量，可將衝擊礦壓壓分三級：
(1)輕微衝擊(1級)。拋出煤量在10t以下，震級在1級以下的衝擊礦壓。
(2)中等衝擊(2級)。拋出煤量在l0~50 t，震級在1—2級的衝擊礦壓。
(3)強烈衝擊(3級)。拋出煤量在50t以上，震級在2級以上的衝擊礦壓。
一般麵波震級Ms＝1時，礦區附近居民可能有震感；Ms＝2時。對井上下有不同程度的破壞；Ms＝2.5時，地麵建築物將出現破壞現象。
根據發生的地點和位置衝擊礦壓可分為兩大類。
(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。
根據國內外的分類方法，我們認為，衝擊礦壓可以分為由采礦活動引起的采礦型衝擊礦壓和由構造活動引起的構造型衝擊礦壓。而采礦型衝擊礦壓可分為壓力型、衝擊型和衝擊壓力型。壓力型衝擊礦壓是由於巷道周圍煤體中的壓力由亞穩態增加至極限值，其聚集的能量突然釋放。衝擊型衝擊礦壓是由於煤層頂底板厚岩層突然破斷或位移引發的，它與震動脈衝地點有關。在某種程度上，構造型衝擊礦壓也可看作為衝擊型。衝擊壓力型衝擊礦壓則介於上述兩者之間，即當煤層受較大壓力時，來自周圍岩體內不大的衝擊脈衝作用下發生的衝擊礦壓。
1.1.3國際上對煤岩動力現象的分類
國際經貿委員會歐洲能源協會煤炭勞動分會基於衝擊礦壓的能量理論、煤與瓦斯突出的能量理論等．對煤礦發生的煤岩動力現象進行了分類；
(1)據能量源對動力現象分類
主要將煤岩動力現象分為四類：即衝擊礦壓、瓦斯突出、煤和瓦斯突出以及與構造有關的動力現象(如圖l—3所示)。
衝擊礦壓是由於聚積在煤岩體中的能量引發的動力現象。衝擊礦壓一般發生在處於極限應力狀態的煤岩體中，其狀態的變化速度超過應力鬆弛速度。
瓦斯噴出就是在鑽孔或巷道揭露構造斷層區域時，從裂縫或孔洞中突然噴出瓦斯而發生的動力現象。
煤與瓦斯突出是煤岩體和瓦斯的彈性能突然釋放而引發的動力現象，意思是在壓力作用下，破壞的煤層體隨瓦斯一起噴出。
與岩體結構構造有關的動力現象包括除了上述動力現象外的一切由岩體震動的地震波引發的動力現象。具體地說，就是在危險區域，由於附加能量使岩體失去穩定而引發的衝擊礦壓和煤與瓦斯突出。地震波攜帶的能量比岩體本身破壞釋放的能量多。因此，結構構造的震動可能引發大的災害，而且這種災害是非常強烈的，通常發生在本礦或相鄰礦井處於多條平行巷道的時候，巷道或煤柱破壞的特征與通常的衝擊礦壓類似，但強度大。
含瓦斯煤層的動力現象通常具有上述幾種類型的混合。區分哪種類型的動力現象，主要是看動力災害後，是煤炭拋出，還是煤和瓦斯一起噴出。
(2)據強度對動力現象細分
表1—1介紹了根據巷道中記錄的參數、確定的動力現象強度分類。
