浅谈平衡与冲击地压

郑书贤

【摘要】地震、冲击地压是一对孪生兄弟；地震可以诱发冲击地压；冲击地压也可诱发地震，冲击地压也就是地震；只不过是在特殊条件下的称谓（在井下巷道内发生的地震叫冲击地压）。冲击地压的发生就是开采过程中岩石原始平衡被打破的原因所致。

【关键词】地震；冲击地压；平衡；矿压；放顶煤

所谓冲击地压即矿山井巷或采掘工作面周围矿体和围岩由于变形能的释放而产生的以急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。发生冲击地压时，常伴有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震；有时向采空区空间抛出大量碎煤或岩块；有时还会排出大量瓦斯。

义马矿工报在《危机公关的实践探索》中有这样的报道：2011年11月3日19时18分44秒，地震台网监测发现义马市发生2.9级地震，19时45分左右，千秋矿调度室接到井下报告，12221掘进工作面下巷发生冲击地压，在此工作面作业的有75名矿工。冲击地压发生后不到40小时，成功救出67名矿工，创造了矿井救援的奇迹。

由此我们可以看出地震、冲击地压是一对孪生兄弟；地震可以诱发冲击地压；冲击地压也可诱发地震，冲击地压也就是地震；只不过是在特殊条件下的称谓（在井下巷道内发生的地震叫冲击地压）。

了解了冲击地压和地震的关系；哪为什么会发生地震哪？这个问题是个非常复杂的问题；在此不但我不能完全讲清楚；就是研究地震的专家也只能仁者见仁智者见智，但如果要谈及冲击地压的产生、防治还是非常有必要研究一下的，所以在此我简单的谈一下我的认识。

地球是漂浮在宇宙中的一个天体，学过地理的都知道：地球大月亮小；月亮绕着地球跑；太阳大地球小；地球绕着太阳跑。地球绕太阳公转一周是一年；自转一周是24个小时。可知地球在转动时对着太阳的一面是上面而另一面是下面即：昼为上夜为下；白天井下的顶板也就是夜晚的的底板这是其一。

其二、地球内部的温度高达1000°-2000°C。

地核又分为内地核与外地核两部份。地球内部越接近地心，温度越高，地心点地面附近的温度梯度不能外推到几十千米深度以下。地下深处的传热机制是极其复杂的，由热传导的理论去估计地球内部的温度分布，常得不到可信的结果。但根据其他地球物理现象的考虑，地球内部某些特定深度的温度是可以估计的。结果如下：①在100千米的深度，温度接近该处岩石的熔点，约为1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，岩石发生相变，温度各约在1500℃和1900℃；③ 在核幔边界，温度在铁的熔点之上，但在地幔物质的熔点之下，约为3700℃；④在外核与内核边界，深度为5100千米，温度约为4300℃，地球中心的温度，估计与此相差不多。内部结构 地球的分层结构基本上是按地震波（P和S）的传播速度划分的。地球上层有显著的横向不均匀性：大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同，海水只覆盖着2／3的地面。

换句话说我们眼睛所看到的地球外面是固体（当然河流例外），然而在地球地壳的下面的地幔、地核内部的温度极高、能量极大。面对地球内、外部的了解；面对漂浮在宇宙当中这样的一个变化的球体；不确定性随时存在（其他星球的吸引、陨石、太空垃圾的碰撞都是变量）。

其三、地球受人类的影响 如：战争、矿产开采、建筑、水库等。

（1）每年各国的核试验的狂轰乱炸；地球内部、外部都造成极大的破坏。就去年日本地震来说，是天灾还是人祸哪？网上有消息说是日本核试验诱发的地震、海啸。因为在日本地震前其外相有核威胁别国的言论；当然这只是一说；公开的消息是亚洲板块、欧洲版块的碰撞，那为什么会碰触哪？一定有外力的作用，没有外力的作用能动吗？牛顿第三定律已经讲道很清楚了在此不在重复，什么影响战争、核试验等……

（2）矿山开采：

各种矿山的开采都是人为的将地球局部挖出很多的巷道（或露天开采搬去山丘等）。这些矿石被挖出后他们周围的原始应力将被破坏，但不会消失而是转换（转换为地震、冲击地压、山体滑坡等地质灾害）；这种能量转换时，如果被破坏地段能承受应力的变化处于平衡状态地球和大家和睦相处；如果这种能量再转化过程中，被破坏地段不能承受应力的变化平衡被打破，便转化为自然灾害如地震、塌陷、冲击地压等……

（3）人工建筑、水利工程设施：

①建筑物如摩天大楼等。

②水利工程如三峡水库、小浪底水库。

③挖山填海、天沟工程。

三峡水库蓄水之后，三峡地区仪器可测到的地震次数明显增加。虽然到现在为止还没有发生破坏性的地震，但是地震专家认为有可能发生六级或六点五级地震。但是三峡库区的建筑，特别是三峡工程开工之后的新建的民居建筑物都没有抗震设计，一旦发生六级或六点五级地震，一场地质大灾难不可避免。三峡工程可行性论证报告说，三峡库区的滑坡地带一共一百五十余处，三峡水库蓄水至海拔135米后，三峡库区的滑坡地带上升到一千五百余处，是论证报告的十倍。

其次：我结合我们集团公司中部煤矿的情况谈谈我对发生冲击地压的看法：

在落实防治措施方面，有冲击地压发生的矿井优化生产布局，调整开采顺序，减少冲击地压危险区域的工程量；加强巷道卸压，采取超前卸压、爆破预卸压、疏压硐室疏压、深孔高压卸压、本煤层瓦斯抽放、浅孔注水卸压降尘、水压裂卸压等措施，起到了良好的卸压解危作用；确立“大断面、强支护，以支为主”的防冲理念，掘进中释放压力，支护中稳定压力，防、治结合，发挥支护优势。

跃进矿采取了36u“o”型棚加锚网索的复合型支护，扭转了防冲的被动局面；千秋矿结合实际制定了“主动预防、培训教育、预测预报、防治措施、效果检验、安全防护”的防冲方案，在工作面采取了“强-弱-弱-强”支护模式，将卸压解危与新型支护有机统一，完善了冲击地压的防治措施，这一科研项目也通过了有关专家的论证。

（1）地质状况：

单斜构造往往是褶曲的一翼。

褶皱构造对煤矿生产的影响：

A、褶曲对井筒位置的选择影响很大。

B、由于褶皱使煤层起伏不平,使主要大巷的位置和部署发生困难,而且对采区的布置和采煤方法的选择也有很大影响。

C、受强烈侧压力作用的褶曲，轴部和槽部煤层变厚,增加采掘困难;两翼变薄,甚至失去开采价值。

D、背斜轴部往往是瓦斯突出危险区。

义马中部现在就是处在褶皱中的向斜地段，开采深度大压力大除矿井优化生产布局，调整开采顺序，减少冲击地压危险区域的工程量；加强巷道卸压，采取超前卸压、爆破预卸压、疏压硐室疏压、深孔高压卸压、本煤层瓦斯抽放、浅孔注水卸压降尘、水压裂卸压等措施外；我认为给我们的采煤方法有关为什么哪？我们知道影响矿山压力的因素：采高、推进速度。

（2）对千秋2008年“8.21”21141下巷冲击地压事故认识：

A、是矿上对防治冲击地压认识不到位，21141下巷与正在回采的21201综放工作面对头推进，造成应力集中，没有引起高度的重视；发生冲击时走向上相距只有150m间距，基本位于超前支撑压力范围内，进一步加深了应力集中。

B、是同期单翼采掘同时进行，生产集中，工程扰动大；在孤岛煤柱中掘进，巷道整体受双向应力影响。

C、是下巷680m的采深已远远超过中部矿井冲击地压发生临界深度（根据集团公司首次冲击深度480m确定）；虽采取了放炮卸压等解危措施，但没有从根本上消除冲击威胁。由于该工作面断面大，没有造成人员伤亡。

（3）国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知采用放顶煤开采必须符合有关规定 ：1.必须符合《煤矿安全规程》的规定。煤矿采用放顶煤开采必须符合《煤矿安全规程》第68条的规定，有以下情形之一的，严禁采用放顶煤开采：煤层平均厚度小于4米的；采放比大于13的；采区或工作面回采率达不到矿井设计规范规定的；煤层有煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险的；坚硬顶板、坚硬顶煤不易冒落，且采取措施后冒放性仍然较差，顶板垮落充填采空区的高度不大于采放煤高度的；矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通的。2.放顶煤开采工作面瓦斯抽采要达到标准。应抽采瓦斯的矿井采用放顶煤开采的工作面，经瓦斯预抽后，煤层的瓦斯含量、瓦斯压力和采煤工作面的瓦斯抽采率、煤的可解吸瓦斯量、工作面通风达到规定的最大风速时回风流中瓦斯浓度等指标必须达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求，否则不得采用放顶煤开采。

最后：存在问题及建议：

（1）煤层有煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险的；顶板垮落充填采空区的高度不大于采放煤高度的；矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通的。大家知道：在没有使用放顶煤开采前；我们是分层开采采高在2.5-3米之间；顶板的垮落小容易冲填矿山压力也小，在这个过程中原始应力变化也小（以前不发生冲冲击地压和次采高有很大的关系）。且在下层煤开采时要等6个月左右；在下阶段开采时压力早已释放形成了新的平衡。冲击地压怎能发生哪？而现在我们综采放顶煤的采高3米、放顶煤在6米左右；这个高度高达9米左右，这个过程中矿山压力大、原始应力破坏严重，加上煤层有煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险的怎能不发生冲击地压哪。因此我认为冲击地压的发生和综采放顶煤的采煤方法有很大的关系。即在开拓、掘进、采矿过程中原始应力被打破所致。

为此我建议在现阶段煤层有煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险的；顶板垮落充填采空区的高度不大于采放煤高度的；矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通的和当前煤炭市场疲软的情况下不用或少用放顶煤开采；也不能说不是防治冲击地压的有效措施。

（2）生物预警发：

我是看看着观音堂矿的炮楼在煤矿长大的；在我5-6岁的时候听到一个矿上的老者讲他们那代人下井的故事；他们每天下井时会见到老鼠在吃遗留在井下的干粮；时候常啦就发现一个情况；如有一天不见老鼠就不安，矿上就可能会出事故；所以老鼠成了矿工的朋友；现在想起来这就是生物的特异功能；我们现在井下养一些小动物；如发现动物不安或异常来提醒我们来预防适度的发生。[科]