采矿工程毕业论文煤矿冲击地压的机理及未来的研究方向和治理技术

第一篇：采矿工程毕业论文煤矿冲击地压的机理及未来的研究方向和治理技术

煤矿冲击地压的机理及未来的研究方向和治理技术

采矿工程

摘要：总结和论述了近几十年来国内外在研究煤岩体系发生冲击地压理论方面的进展，冲击地压发生的主要因素和特点，探讨了在冲击机理方面研究的趋势，并对国内外现今所采用的预测和防治措施进行了分析，并提出了防治的方法，展望了今后在预测预报工作和防治措施研究及实践方面的发展方向。

关键词：冲击地压

岩石力学

预测预报

强度

刚度

能量

引 言

煤矿冲击地压 是指在一定条件的高地应力作用下，井巷或回采工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象，常伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。对国内外煤矿冲击地压灾害及其理论研究现状的评述

1.1 国内外煤矿冲击地压灾害评述

煤矿冲击地压和岩爆是一个世界性的灾害现象。从1738 年英国的南史塔福煤田发生世界上第一次冲击地压以来，已有260 年的历史了。其间在世界上发生冲击地压的国家除我国外，还有英国、波兰、法国、德国、俄罗斯、乌克兰、南非、美国、日本等23 个国家和地区。

我国最早记录的冲击地压是1933 年在抚顺胜利矿发生的。从1933～1996 年的60 多年间，全国共有36 个矿井累计发生过4 000 余次破坏性的冲击地压，造成400 多人死亡，200多人受重伤，破坏巷道20 km 之多，其经济损失十分严重。

1.2 冲击地压理论研究现状的评述

南非于1915 年就建立了南非矿山冲击委员会，对煤和金属矿的冲击地压进行研究。西德于20 世纪50 年代初就开始冲击地压的研究工作，并且成功地采用了钻孔卸压措施来防治煤矿井下发生的冲击地压[。前苏联的全苏矿山测量科学研究院也制定了《有冲击地压危险煤层的矿井的采矿工程施工安全规程》。在美国主要采用的方法有煤层掏槽、钻孔卸压、卸压爆破和煤层注水等。

我国对冲击地压的研究是从60 年代才开始的，主要是由一些有严重冲击地压的局矿在生产实践中加以探索。第一次比较系统地进行煤矿冲击地压的研究工作是由重庆大学和煤科总院重庆分院于1978 年在天池煤矿进行的[ 6]。全国性的煤矿冲击地压调研工作于1985年完成。此后，煤炭部于1987 年颁布实施由煤科院北京开采所和阜新矿业学院联合起草的我国第一部《冲击地压煤层安全开采暂行规定》[ 11]。通过广大科技工作者和研究人员的共同努力，已使我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展，其中煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面已达到国际先进水平。对煤、岩体冲击地压和岩爆机理的研究，国内外曾提出了多种理论。按现代力学观点来看，主要有以下几种: 1.2.1 刚度理论

Cook 和Hodgeim 于60 年代提出当煤岩体受力屈服后的刚度ûKRû大于顶底板和支架的刚度ûKCû时，便发生冲击地压[ 12]。而当ûKRû< ûKCû时，煤岩体处于稳定状态，不发生任何冲击动力现象。1.2.2 强度理论

强度理论是由G.Br•ener 提出的。该理论认为煤体处于顶底板的夹持之中，夹持特性决定了煤-围岩体系的力学特性。当煤体和围岩的交界处达到极限平衡条件时，煤体便失稳 而发生冲击地压。1.2.3 能量理论

Cook 等人在60 年代对南非15 年来冲击地压的防治情况总结后指出: 当煤-围岩体系在其力学平衡状态遭破坏其所释放出的能量大于所消耗的能量时，就发生冲击地压。随后Dunk House 给出了能量平衡的方程式，佩图霍夫对产生冲击地压的能量结构作了分析。1.2.4 冲击倾向理论

针对不同的煤层，其发生冲击地压的强弱程度各不相同这一事实。国内外提出了煤、岩体的冲击倾向理论。该理论认为当煤岩体的冲击倾向度KE 大于它的临界值KC时，便发生冲击地压。国内外已提出的以衡量煤岩体冲击倾向指标概括起来主要表现在煤岩体的能量、破坏时间、变形大小和刚度四个方面:能量指标: 弹性变形(应变)能指标WET;冲击能指标WCF;有效冲击能指标GE;弹性能量指标P ES;时间指标: 动态破坏时间△T;形变指标: 弹性变形指标DE;刚度指标: 脆性系数KB;刚度比指标KCF.1.2.5 “三准则”理论

该理论是我国学者在总结了强度理论、能量理论和冲击倾向理论之后所提出来的[ 1，7，8]。其基本观点是将上述三种理论结合起来，并且认为强度准则是煤岩体的破坏准则，而能量准则和冲击倾向准则是煤岩体突然破坏准则，只有当三个准则同时满足时，才能发生冲击地压。1.2.6 变形系统失稳理论

煤岩体变形系统失稳理论提出了煤岩体系统发生冲击地压的失稳判据，即[ 6，9，19]DP = 0和D2P < 0(1)式中 P—— 煤岩系统的总势能泛函;DP—— 总势能泛函P 的变分。它揭示了冲击地压是由于采掘空间中煤岩体结构稳定性不够而发生的失稳破坏过程。1.2.7 突变理论

煤岩体的突变理论是从1972 年Thom 创立的突变论(Catastrophe T heor y)而发展起来的一种较新的理论[ 19～21]。该理论主要从建立煤岩体的尖点突变模型(Cusp model)出发，对影响煤岩体的主要控制因素，即顶底板压力、刚度和煤岩的损伤扩展耗散能量的定量分析，来定性地解释发生冲击地压的机理。

1.2.8 分形理论

该理论是利用分形几何学(Fractal Geometry)的方法来研究冲击地压发生的机理和预测预报手段，主要对冲击地压和岩爆的分形特征及微震活动的时空变化的分形特征进行了试验研究[ 22，23]。这一理论目前的主要研究成果是，在冲击地压和岩爆发生前，微震活动均匀地分布在高应力区，这时分形维数值较高，而临近冲击地压发生时，微震活动集聚，其分形维数值较低，也即分形维数值随岩石微断裂的增多而减小，最低的分形维数值则出现在临近冲击地压发生时。1.2.9 “三因素”理论

冲击地压的“三因素”理论[ 1，24] 认为冲击地压发生的过程是煤岩地层受力的瞬间粘滑过程，是煤岩层满足剪切强度准则以突然滑动并在滑动过程中伴随着动能释放的动力过程。由此而得到了“三因素”机理模型，即内在因素(煤岩的冲击倾向性)、力源因素(高度的应力集中或高变形能的贮存与外部的动态扰动)和结构因素(具有软弱结构面和易于引起突变滑动的层状介面)是导致冲击地压发生的最主要因素。冲击地压发生的主要因素和特点

2.1 冲击地压的分类及显现特性

煤矿冲击地压是承受高压的脆性煤体极限平衡状态被破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象。按产生冲击地压的力源划分，冲击地压可分为动型、构造应力型和动构造应力并有的中间型三类按矿体变形破坏范围的大小划分，冲击地压可分为局部崩落和大面积爆发两类按冲击地压发生的地点划分，又可分为巷道冲击地压和工作面冲击地压。冲击地压的特征是煤壁抛射性塌落，顶板下沉或底板撇裂，板炮频繁，煤体移动，弹性振动，设备震搬，煤尘飞扬，无明显预兆突然爆发，伴有巨大响声和地震，冲击**引起构筑物损坏，易于出现较大损失和伤亡。

2.2 发生冲击地压的地质及开采条件

据不完全统计，发生过冲击地压的除我局权台矿、三河尖矿外，其他局还有唐山矿，抚顺胜利矿，枣庄陶庄矿，京西门头沟矿、城子矿和房山矿，大同挖金湾矿、马脊梁矿，四川天池矿等。上述各矿冲击地压的特点是煤质较坚硬，矿体围岩厚而坚硬，开采深度较大采煤方法多数是沿倾斜推长壁、型、漏斗和房柱法等，少数是沿走向推进的长壁、短壁和刀柱法等采空区处理方法多数是垮落法和多水平分区开拓。总之，动型冲击地压发生的一般条件是采深大、矿体硬、围岩厚而坚硬、留有煤柱的不完全开采。构造型冲击地压发生的一般条件是井田次一级向、背斜构造应力集中地带，当采掘接近大断裂向、背斜轴附近，常常会出现强度较大的冲击地压。2.3 冲击地压发生的地点及影响范围

冲击地压多发生在采煤工作面的材料道、地质构造带，残留岛形或半岛形煤柱、三面采空的孤立采面、支承压力升高区内。在煤壁前方130m、煤壁后方40m、煤层下限60m的范围内，是冲击地压多发地点。如我局三河尖矿发生的6次冲击地压，第一次在7110材料道距联络巷口35~65处，第二次在7110材料道距煤壁10~35处，第三次在7110材料道距煤壁0~70m处，第四次在7110材料道距煤壁15~40m处，第五次在7125面材料道距煤壁0~80m处，第六次在7125面材料道距煤壁45~65m处。2.4

冲击地压产生的因素

影响冲击地压发生的地质因素有煤层本身具有冲击危险煤层顶板坚硬煤层底板强度较高开采深度较大地质构造复杂。影响冲击地压发生的开采技术因素有采煤方法、采掘程序、顶板管理、煤柱大小、放炮等。2.5 选取防治冲击地压措施的原则

在掌握冲击地压显现特征，发生冲击地压条件的前提下，按照冲击地压发生的地点、影响范围及冲击地压产生的原因，对症下药，采取有效措施，借以减缓或防止冲击地压。但是，不同地方用同一技术措施的做法和效果不尽相同。因此，只要掌握了各种技术措施的服务对象，根据具体条件，因地制宜地选取即可。一般说来，选取防治冲击地压技术措施的原则有3条：

2.5.1 改变煤岩物理力学性质

目的在于减少煤岩弹性压缩势能的积聚，提高煤岩塑性变形能力，降低煤岩的脆性，减缓弹性能量的释放速度。具体措施有向煤体内进行高压注水，打卸压钻孔放震动炮开保护层等。2.5.2 遥免或减少采掘空间围宕内的应力集中

目的在于减轻冲击地压破坏程度，具体的措施有适当掌握采面开采强度，降低集中应力系数加大巷道断面和支架可缩性，减少冲击地压所引起的巷道围岩变形破坏加强巷道底板控制，减缓巷道底鼓严格执行放炮安全措施，防止放炮诱出冲击地压而危及人身安全。2.5.3加强矿压观测

提前预报有冲击地压危险的地段提前测出有冲击地压危险的地段，其方法有微震监测、地音监测、钻屑煤粉法及巷道变形量的观测等。对冲击地压理论研究的展望

冲击地压理论冲击地压作为岩石力学中的复杂疑难问题之一，是国内外许多岩石力学工作者的重要研究内容，特别是冲击地压发生机理问题，更是过去几十年来国内外有关专家与学者共同关注的焦点。我国从60 年代才开始对冲击地压进行研究，主要是由一些有严重冲击地压的局矿在生产实践中加以探索。近年来通过广大科技工作者和研究人员的共同努力，我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展，其中煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面已达到国际先进水平。

由于冲击地压问题的复杂性，冲击地压发生机理的研究进展仍比较缓慢，人们对冲击地压理论的认识经历了强度理论到刚度理论、能量理论、冲击倾向性理论，近十年又创立了“三准则”理论和变形系统失稳理论。

强度理论认为井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破坏，形成冲击矿压(发生条件由应力与强度比值决定)。

刚度理论是由Cook 等人由刚性试验机理论得到的，该理论认为矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷系统(围岩)的刚度是产生冲击矿压的必要条件。刚度理论在矿柱冲击情况下较为适用，对于巷道或采场等其它冲击情况较难应用，对于如何确定矿体的刚度也是一个难题。

能量理论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理论认为岩体--围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。能量理论只说明了岩体-围岩系统在力学平衡状态时，释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是围岩释放能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。

冲击倾向性理论认为当煤岩体的冲击倾向度KE 大于它的临界值KC 时，便发生冲击地压。煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件。但冲击是否会发生还与采掘、地质条件相关。岩爆的发生与周围环境密切相关，实验室测定的冲击倾向指标难于全面代表各种地质因素条件下岩爆特征。

“三准则”理论该理论是我国学者在总结了强度理论、能量理论和冲击倾向理论之后所提出来的。其基本观点是将上述三种理论结合起来，并且认为强度准则是煤岩体的破坏准则，而能量准则和冲击倾向准则是煤岩体突然破坏准则，只有当三个准则同时满足时，才能发生冲击地压。

失稳理论是从数学上的稳定性理论出发，研究系统稳定准则。该理论认为岩爆发生前是一个准静态过程，而岩爆是一个平衡状态失稳转化为另一个平衡状态的动力失稳过程。当岩体处于非稳定的平衡状态时，遇到外界有微小的扰动，岩体就可能发生失稳，从而在瞬间释放大量能量，这些能量促使岩体从静态变为动态，于是发生急剧、猛烈的破坏。

传统的力学方法通常假定材料是连续的，不存在任何缺陷或裂纹，因此现有的应力强度理论与破坏准则大多很难有效地分析岩石这种复杂的强度变化与整体破坏行为。

损伤岩石力学与传统的岩石力学相比，最主要的在于将以岩石强度为核心转为以损伤演化过程为中心，使岩石强度理论的研究逐渐由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展。损伤力学是一门新兴的学科，其研究体系还不够完善，研究内容还研究仍限定在单轴或三轴拉压、蠕变、疲劳等一些特定条件下的损伤演化，局限于对各种力学现象的分别研究。

余寿文，冯西桥提出了基于微裂纹扩展区的概念来描述岩石类材料的损伤状态。奚正志，周占波，陈洪从岩石断裂和损伤力学角度以及细观角度对岩石的断裂和损伤理论的研究现状进行了综述分析，指出岩石强度理论的研究由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展。中国矿业大学的谢和平，彭瑞东，周宏伟，鞠杨总结了基于断裂力学与损伤力学的岩石强度理论研究进展。

刘红岩，王根旺，刘国振从损伤变量定义的方法入手，讨论了基于宏微观理论的损伤变量定义方法及其相应的损伤模型。通过对这两类定义方法的优缺点进行讨论后指出，宏微观结合的损伤变量定义方法是以后损伤变量定义的最佳方法及岩石爆破损伤理论模型的发展趋势。中国矿业大学秦跃平等对岩石损伤力学模型进行了分析研究，提出了岩石准静态损伤过程；提出了两条基本假定：在极慢速度加载过程中，损伤与外界所做的功成正比：损伤的速率和内平衡状态下的损伤与实际损伤之差成正比；通过实验较为方便的确定了无因次化数学模型三个材料常数，使岩石力学模型更为简便。

应该说，随着现代数学、力学理论如断裂力学、突变、分形、分叉（岔）、混沌等的发展，使冲击地压问题的理论研究取得了一定的进展，但这还只是刚刚开始，新的理论体系尚未形成。

预测预报目前冲击地压的预测与防治仍是采矿工程中尚未解决的世界性难题之一，其主要原因在于冲击矿压发生机理的复杂性。

预测预报方法主要有：综合指数法（危险程度分析与早期预报）、钻屑法（局部监测方法）、微震法（区域性监测方法）、地音法即声发射法（局部监测预报方法）、电磁辐射（局部监测预报方法）。

由于冲击地压的随机性和突发性，破坏形式的多样性，单凭一种方法预测是不可靠的，必须结合冲击地压危险的区域预报与局部预报，早期预报与及时预报。冲击地压的系统综合预测采取首先分析地质开采条件，根据综合指数法和计算机模拟分析方法，预先划分出冲击矿压危险及重点防止区域，提出冲击地压的早期区域性预报；采用微震监测系统，对矿井冲击危险提出区域和及时预报；采用地音监测法、电磁辐射监测法等地球物理监测手段，对矿井回采和掘进工作面进行局部地点的预测预报；然后采用钻屑法，对冲击矿压危险区域进行检测和预报，同时对危险区域和地点进行处理。

近些年来，人们对岩石破坏孕育过程中的声发特征进行了大量的研究，这些成果为用声发射监测预报冲击地压的发生奠定了良好的基础。在国内外煤矿开采中，通过监测到的声发射时间序列进行分析并对其发展的趋势进行预测已经成为预报冲击地压的主要手段之一。谭云亮教授针对冲击地压监测AE 时间序列的特点，建立了由伸缩和平移因子决定的小波基函数代替Sigmoid 等传递函数的小波神经网络预测模型，避免了传统神经网络需要人为干预网络结构参数的不足。

许多学者致力于研究在设计阶段、采掘方案形成之后模拟，结合考虑采掘区域的地质条件，采掘区域、采掘方式以及采掘区的煤岩物理性质以及岩石的应力情况，对所采取的采掘方案实施过程中冲击地压发生通过数值模拟进行预测，使冲击地压的防治纳入设计工作的内容。由治理为主的阶段进入预防为主的新阶段，真正做到经济有效的防治冲击地压。

计算机技术及测试技术的发展，已经使天气、海浪等数值预报成为现实，也将为对开采方案中冲击地压发生情况进行数值预测预估成为可能。目前采用的数学模型是确定性，但是实际上用此求解数学模型的参数和条件并不是确定的，而是随机的，甚至是模糊的，通过模糊的参数和条件对确定性模型求解得出冲击地压发生的确定性回答肯定与实际有很大的差距。因而把确定性预报改为概率预报，对冲击地压概率数值进行预测预报更为接近实际，将是冲击地压预测预报发展的方向。

实际上，上述这些理论都是相互关联的，“三准则”理论是对强度理论、刚度理论和能量理论的综合;变形系统失稳理论是对强度、刚度和能量理论的更深入总结和发展，用这两种理论可以对冲击地压发生的条件进行数值模拟，但“三准则”理论不具备可操作性，变形系统失稳理论在必要条件上还不够具体;突变理论本质上也是对能量、强度和刚度理论的进一步发展，但对冲击地压发生的充要条件还解释不够;分形理论只是一种可预测性和相关性的研究尚未上升到机理上的认识;“三因素”理论不是独立的理论，它是对冲击倾向理论和能量理论的综合与发展。总之，在目前的各种理论当中，强度、能量和冲击倾向理论是最根本性的理论，其余的均是这三种理论的总结和发展。由于目前对煤、岩体在受外荷载作用下发生细观断裂和破坏的机理认识不深，同时也对煤岩体内部微裂纹的扩展与冲击过程之间的关系还不明确，所以现今还未能确切地掌握冲击地压发生的机理。此外，煤岩体在外载荷作用下所发生的流变特性也是导致其发生破坏和形成冲击动力现象的一个主要影响因素。实际上，煤矿井下层状煤岩体受到集中应力的作用，在某一时期内，这种应力状态是相对稳定的，使煤岩体发生稳定蠕变，不会导致其破坏和形成冲击地压。而在另一时期，由于受采掘活动的影响改变了煤岩体的受力状态，使其发生非稳定或亚稳定蠕变，并经过一定时间的加速蠕变而失稳破坏形成冲击地压。因此，研究煤岩体发生的冲击地压也应当从煤岩体发生的流变特别是蠕变损伤这一角度来开展工作，况且国内外在这方面的研究并不多见。

近年来，虽然现代数学中的分叉理论(Bifur cation T heory)和混沌动力学(Chaotic Dynamics)已在生物、化工和其它学科领域当中得到广泛的应用，但用于研究和分析井下煤岩体发生冲击地压和岩爆这一动力现象的却不多见。煤岩体的断裂破坏可视为其内部微观裂纹扩展、分叉和失稳扩展的动态演化过程，裂纹分叉与失稳是紧密相关的，裂纹经过无限多次的分叉便导致整个系统的失稳，这种失稳可以比拟为一类非线性微分方程的倍周期分叉而出现的混沌运动现象。混沌的起点对应于裂纹失稳扩展的临界点，从而有可能分析出冲击地压和岩爆的混沌特征。既反映出冲击地压和岩爆的发生具有对初始条件(充分必要条件)的敏感依赖性，同时也应当具有在表现形式上的随机性和无序性，在无序中孕育着发生的周期性。可见，利用非线性分叉理论和混沌动力学来研究煤岩体发生的冲击地压和岩爆应当成为今后主要的攻关方向，也必将为预测预报探索新的途径，以便能对冲击地压和岩爆的机理认识有一个质的飞跃。

此外，煤矿冲击地压和岩爆现象是煤岩体系统在变形过程中的一个稳定态积蓄能量、非稳定态释放能量的非线性动力学过程(Nonlinear dynamic process)，是其外部荷载环境、内部结构、构造及其物理力学性质的综合反映，这一性质可以视为是具有冲击倾向的煤岩体要尽可能保持其原始低能量状态属性的一种表现，可用下面的过程加以描述:煤岩体原始低能量稳定状态—— —— —→高应力作用积蓄能量高能量临界状态—————→结构破坏变形失稳形成冲击地压或岩爆—— ———→耗散部分能量新的低能量稳定状态

在这个动力学运动过程当中，最基本的现象就是煤岩体结构的破坏和稳定性的丧失。因此研究冲击地压和岩爆发生的机理与条件还应当从微观结构和宏观动力学的微分运动和混沌运动特性等诸方面开展工作。对国内外煤矿冲击地压防治措施及预测预报研究现状的评述

4.1 冲击地压防治措施的基本原理

国内外学者共同的观点认为要防治煤矿冲击地压和岩土工程中的岩爆，必须从改变煤岩体的应力状态和它们本身的物理力学性质上着手。从能量的角度出发，煤岩体发生冲击的条件为

Ec + Er ≥ Eb + E m + E e + E a 式中 Ec，Er —— 煤和岩体所释放出的形变势能;Eb—— 破坏煤岩体所需的能量;Em —— 移动煤岩体所需的能量;Ee —— 地震耗散的能量;Ea —— 被破坏地点所吸收的能量。

众所周知，煤岩体所积蓄的形变势能Ec，r 是与其所受的应力大小及其物理力学性质有关，即

Ec，r = [(R21+ R22+ R23)-2L(R1R2 + R2R3 + R1R3)] / 2E(3)根据式(3)可知，要改变煤岩体的形变势能Ec，r 必须从改变其三向受力状态，即(R1，R2，R3)出发，同时改变其物理力学性质。这就是国内外采取各种防治措施的基本原理。4.2 冲击地压的防治措施

结合冲击地压发生的机理和防治措施的基本原理，国内外提出和实践了众多的防治煤岩体发生冲击地压和岩爆的措施。这些措施的实质就是利用各种技术途径，人为地改变煤岩体中的应力状态和其物理力学性质，进而达到防治冲击发生或减少发生的次数及强度的目的。

在波兰，主要利用煤层注水、震动爆破、卸压钻孔和松动爆破等方法来防治冲击地压。美国煤矿冲击地压的防治主要用煤层掏槽、卸压钻孔、卸压松爆和煤体注水等方法。德国采用的防治措施有开采保护层、煤层注水、钻孔卸压、卸载爆破等。其它如俄罗斯、英国、日本、法国等国家也基本上如此。煤层注水是我国最早采用的措施之一。此外还采用了在煤体中开槽卸压、诱导爆破和钻孔卸压等防治措施。但大多数矿井都是在结合本矿的技术和开采条件而采用综合的防治措施。目前国内外防治冲击地压的措施主要有煤岩体注水、钻孔卸压、深孔松动爆破、卸载诱导爆破、煤岩体掏槽卸压、顶板预断裂、巷道切槽卸压、加固软煤层、加强采掘支护、开采保护层、合理选择开采方法和安排采掘设计及工艺进度等。

相对而言，煤层注水是目前防治冲击地压行之有效的方法，在条件允许的情况下应优先采用。必须指出的是，综合防治措施的采用一般要根据本矿区煤层赋存的地质条件和现有的技术水平来确定。对矿区区域性冲击地压进行防治时，应当从合理安排采掘设计、选择合理的开采方法、开采保护层、顶底板处理和煤层预注水等方面考虑。而对局部性的冲击地压应以松动爆破，对煤岩体作开槽卸压、钻孔卸压、加固软分层等方面入手。建议在一般情况下，应先对煤层进行深孔松动爆破，再用已加润湿剂的水溶液对煤层作反复的间歇性的高压或静压注水，再辅以其它局部的解危措施。4.3 冲击地压的预测预报

概括起来，预测预报煤岩体发生冲击地压或岩爆工作的方法可分为人工法和地球物理法两大类。在人工预测法中常用的有钻屑量法、煤岩体冲击倾向性鉴定、顶板及围岩压力和位移变化观测法。地球物理预测法可靠性较高，其中声发射(AE)、微震监测、地应力及煤岩体应力监测和地电、地磁监测及地层层析成像分析是目前用来监测冲击地压或岩爆的重要方法，也是国内外今后开展预测预报工作的主要方向。结语

尽管世界各国对冲击地压的研究已有80 多年的历史，并提出了众多的冲击地压机理模型和预测预报及防治措施，但这些机理模型都还只能是实际的一种近似，也只能从某一角度来解释冲击地压发生的机理。由于影响冲击地压和岩爆的因素复杂多样，从而导致冲击地压和岩爆的机理研究滞后于预测预报和防治工作。这表明机理模型的建立必须不断地与生产实际相结合，才能使其得到不断发展和完善。要想从根本上解决冲击地压问题，需要研究和探索的问题还很多，首先对冲击地压和岩爆机理的深入研究是极为必要的。实际上也只有从机理研究入手，搞清楚煤岩体发生冲击地压和岩爆的内在机制，才能做到准确预测预报和防治，进而从根本上降低冲击地压的危害程度。其次，应当继续加强对冲击地压矿区地应力场、煤围岩体中原岩应力测量与数值计算方法的研究，以便能对整个矿区范围内煤岩体发生冲击的危险区域做出准确的划分。此外，还要加强对监测技术和新的探测设备的开发与研究工作，主要是针对局部地质异常区域、煤体支承压力峰值影响区进行探测，掌握采掘工作面空间中煤围岩体的动态平衡状态，及时采取必要的防范措施，以破坏煤岩体发生冲击地压和岩爆的充要条件，达到安全生产的目的。

参考文献

[1] [2] [3] [4] [5] 齐庆新，层状煤岩体结构破坏的冲击矿压理论与实践研究(博士学位论文)煤炭科学研究总院北京开采研究所，1996

金立平，冲击地压的发生条件及预测方法的研究.重庆大学，1992.赵本均，滕学军.冲击地压及其防治.北京煤炭工业出版社，1995 冲击地压科技情报分站.冲击地压译文集.1985

煤炭工业部.冲击地压煤层安全开采暂行规定.1987(煤生字第337 号文)[6] [7] [8] [9] 张万斌，王淑坤，滕学军.我国冲击地压研究与防治的进展.煤炭学报，1992

周瑞忠，岩爆发生的规律和断裂力学机理分析.岩土工程学报，1995 赵阳生，矿山岩石流体力学.北京: 煤炭工业出版社，1994.20～42 章梦涛，冲击地压失稳理论与数值模拟计算.岩石力学与工程学报，1987

[10] [11] [12] [13]

费鸿禄，徐小荷，唐春安.地下硐室岩爆的突变理论研究.煤炭学报，1995 李玉，赵国景.煤层突出的突变模式.北京科学大学学报，1995 李世龙，浅谈冲击地压发生的主要因素及防治方法.徐煤科技，1994 尹光志，鲜学福.冲击地压的区域危险性预测.重庆大学学报，1996

第二篇：常村煤矿冲击地压防治事故隐患排查治理制度

常村煤矿冲击地压防治事故隐患排查治理制度

为建立健全防冲系统安全事故隐患排查治理制度，进一步加强防冲系统事故隐患排查治理工作，构建防冲系统事故隐患排查治理长效机制，防范冲击地压事故发生，根据《常村煤矿安全生产事故隐患排查治理制度》等相关法律法规及规章，结合矿井实际，制定本制度。

一、防冲系统事故隐患排查治理机构及职责划分

（一）为确保防冲系统事故隐患排查治理工作，成立常村煤矿防冲系统事故隐患排查治理工作领导小组

组

长：防冲矿长

总工程师 副组长：防冲副总

防冲科长

成员：防冲科副科长、防冲科技术员及基层单位负责人 领导小组办公室设在防冲科，防冲科长兼任办公室主任。办公室职责：主要负责矿井冲击地压防治方面的防冲设计、冲击地压危险性评价、防冲专项措施的编制及井下冲击地压工作面的隐患排查治理工作。负责协助领导小组推动全矿防冲系统隐患排查治理工作的有序开展，组织制定防冲系统事故隐患排查计划、防冲系统旬度事故隐患排查治理工作方案，每旬定期组织实施全矿井防冲系统的事故隐患排查治理，建立防冲系统事故隐患治理信息档案，对全矿的防冲系统事故隐患排查治理工作进行监督管理。

防冲矿长为防冲系统隐患排查第一责任人，对本系统事故隐患排查治理工作全面负责。

防冲副总、防冲科长、基层单位负责人负责本系统每旬、每日的隐患排查治理工作，负责整改落实隐患。

①建立健全防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定本系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

（二）事故隐患排查治理责任制

1、防冲矿长事故隐患排查治理责任制

①是防冲专业事故隐患排查治理工作第一责任人。②参加矿井月度事故隐患排查，并对防冲系统的重大事故隐患治理提出主导意见。

③组织防冲系统事故隐患排查，组织有关人员按“五定”原则制定并落实重大事故隐患治理方案。

④负责监督检查各施工现场对上级有关规定和安全技术措施的执行情况，不具备安全生产的作业地点责令其停产整顿。

⑤监督防冲系统各级安全生产责任制落实情况。⑥监督防冲系统安全技术措施及资金的落实情况，督促矿保证安全投入，不断改善安全生产环境。

⑦发生事故后必须迅速赶到现场组织抢救，事后要按照“四不放过”的原则,认真分析,总结经验教训,制定防范措施。

⑧参与全矿各类事故的追查，分析、处理工作。⑨根据矿长安排协查举报的事故隐患。

2、总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科及防冲队的领导，落实好安全生产事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统安全生产事故隐患排查与整改工作负领导责任。③协助防冲矿长组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并对防冲系统排查出的安全生产事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的安全生产事故隐患，并对防冲系统安全生产事故隐患进行整改治理。⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

3、防冲副总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科、防冲队及冲击地压区域施工单位的领导，落实好防冲系统事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统事故隐患排查与整改工作负领导责任。

③协助防冲矿长、总工程师组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并排查出的防冲系统事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的防冲系统事故隐患，并对防冲系统事故隐患进行整改治理。

⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

4、防冲科事故隐患排查治理责任制

①是矿井防冲系统事故隐患排查治理工作责任部门。②负责防冲系统事故隐患排查治理及监督管理工作。③配合防冲副总组织防冲事故隐患排查，并形成纪要。④制定落实防冲系统重大隐患治理方案。

⑤及时将防冲事故隐患排查、治理和督办、验收过程中形成的电子信息、纸质信息归档立卷，并及时上报。

⑥按规定贯彻执行安全第一方针和国家安全生产的法律、法规。⑦深入现场了解现场情况,掌握安全动态,对防冲系统的安全情况做到心中有数,对事故隐患提出处理意见,对较大及以上事故隐患提出停止生产,并向矿报告事故隐患情况。

⑧按规定向相关领导、单位及上级部门上报专业事故隐患。⑨配合矿相关部门参加安全事故的抢救、分析、处理工作。

5、防冲科科长（副科长）事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲事故隐患排查治理的指示精神。②协助防冲矿长、总工程师、防冲副总抓好防冲事故隐患排查与整改工作。

③认真做好防冲事故隐患排查治理的具体组织开展工作，及时向相关矿领导汇报。

④负责具体组织落实防冲事故隐患检查治理工作。

⑤监督落实防冲系统检查排查出的事故隐患，实现闭合管理。⑥按时组织参加矿及防冲系统的事故隐患排查治理工作会议，并根据会议纪要，督促相关区队认真落实整改。

⑦按规定向安检科、相关领导及上级部门上报防冲事故隐患。⑧按职责划分落实防冲事故隐患报告和举报奖励制度中的责任。

6、防冲科技术员事故隐患排查治理责任制 防冲科技术员是防冲系统隐患排查的直接参与者，对防冲事故隐患的排查、治理、验收负责，履行事故隐患排查治理职责。事故隐患排查治理职责如下：

①防冲科技术员必须严格执行防冲事故隐患排查相关规章制度，熟练掌握冲击地压防治知识，严格遵守上级安全指示、指令和各类规章制度。

②参与制定防冲事故隐患排查治理责任制、责任范围和考核标准。

③坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，坚守“红线”和“底线”意识，做到不安全不生产，不形成事故隐患，并重点排查作业场所设备、设施、环境是否存在危险源，确保工作环境始终处于安全状态。

④严格执行“三大规程”中有关规定和各项安全条例指令，做好重大危险源和重大隐患的排查工作，发现问题及时安排处理，抵制“三违”等现象，监督区队不安全不生产行为。

⑤协助科长（副科长）抓好防冲系统隐患排查工作。做好防冲事故隐患排查问题的整改及落实，确保隐患排查的问题均能够按照“五定”原则进行整改。

⑥积极参加防冲事故隐患排查会，并对生产过程中防冲事故隐患排查治理情况提出意见和建议。对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，编制防冲事故隐患排查工作方案、治理方案措施。

⑦做好井下施工过程中可能存在的防冲事故隐患及新工艺、新方法实施过程中存在问题的收集和汇报，便于区队总结经验，弥补安全生产管理漏洞。⑧对井下冲击地压区域进行巡检，对作业区域开展事故隐患排查。升井后对排查的隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。

⑨积极接受事故隐患排查教育和培训，掌握事故隐患排查治理知识，提高事故隐患排查技能，增强事故预防和应急处理能力。

7、防冲队事故隐患排查治理责任制 ①建立健全区队防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定防冲系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订本单位防冲系统事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本单位防冲系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

⑤完成部门领导及相关领导安排的事故隐患排查治理相关工作，并及时反馈落实情况；

⑥加强现场事故隐患排查，对排查出的事故隐患及时上报并落实整改到位。

二、防冲系统事故隐患分级及认定

（一）事故隐患分级 按照隐患的影响范围、整改难易程度和危害程度分为重大事故隐患和一般事故隐患。

1.重大事故隐患，是指危害和整改难度较大，应当全部或者局部停产停业，并经过一定时间整改治理方能排除的隐患，或者因外部因素影响致使生产经营单位自身难以排除的隐患。

2.较大事故隐患，是指整改治理难度较大，需要安排工程进行治理的一般事故隐患。

3.一般事故隐患，是指有一定整改治理难度，需要延期整改的一般事故隐患，一般事故隐患中当班就能排除的属于低风险事故隐患。

（二）事故隐患认定（1）重大事故隐患

1.国家安全生产监督管理总局令（„2015‟第85号令）《煤矿重大生产安全事故隐患判定标准》认定的重大隐患； 2.《河南省人民政府关于印发河南省重大事故隐患排查治理责任追究规定的通知》（豫政„2011‟41号）认定的重大隐患； 3.《煤矿生产安全事故隐患排查治理制度建设指南（试行）》和《煤矿重大事故隐患治理督办制度建设指南（试行）》安监总厅煤行„2015‟116号认定的重大隐患；

4.河南能源化工集团煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）》河南能源„2016‟660号认定的重大隐患；

5.《关于印发义马煤业集团股份有限公司煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）的通知》（义煤发„2016‟560号）认定的重大隐患

三、事故隐患分级管控标准

1.重大事故隐患，由矿长负责组织制定和落实治理方案。方案的内容包括：隐患部位、隐患的现状及其产生原因、隐患的危害程度和整改难易程度分析、负责治理的责任单位和责任人、治理时限和要求、安全措施和应急预案，事故隐患治理责任单位按期完成治理。

2.非重大事故隐患，由事故隐患治理责任单位在采取措施确保安全的前提下及时治理。

3.制定的隐患治理方案必须做到责任、措施、资金、时限 和预案“五落实”。

四、事故隐患分级管控机制

事故隐患必须按照“五定”原则和“闭环”管理要求，按责任、措施、资金、时限和预案“五落实”组织整改，实行分级治理、分级督办、分级验收。

（一）重大隐患的管理

各区队的重大隐患及时汇报，防冲科对重大隐患建档管理。重大事故隐患由矿长组织制定专项治理方案，并组织实施治理，煤矿安全监管部门挂牌督办，义煤公司或煤矿安全监管部门验收，并按规定及时上报。

1、排查出的重大隐患，矿井、防冲科、区队三级部门跟踪落实，区队每月25日前要将整改落实情况和工程进度报防冲科。整改完成后矿组织相关业务科室现场验收，并报防冲技术处。

2、重大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理前或治理过程中无法保证安全的，应当从危险区域撤出作业人员。

3、矿井对所有重大隐患都要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改落实要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，做到闭环管理。

（二）较大隐患的管理

区队的较大隐患及时汇报，防冲科对较大隐患建档管理。较大事故隐患督办人为防冲矿长，防冲矿长组织防冲科制定较大隐患治理方案，落实责任单位、责任人，下发《治理通知单》，并组织实施治理，隐患整改完成后，由督办人牵头，督办单位参加，安检科进行验收销号，并按规定及时上报。

1、较大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理期间，现场安排专人指挥，并设臵警示标识牌，安检员现场监督，日常填写事故隐患治理记录。

3、较大安全隐患要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改验收要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

（三）一般隐患的管理

防冲科要建立隐患管理台帐，对隐患实行跟踪管理，矿井建档备查。

一般隐患：区队整改，防冲科督办，防冲矿长（总工程师）组织（可委托防冲科科长）验收，一般事故隐患中的低风险事故隐患由当班岗位人员负责采取措施，立即治理消除，并做好记录，由当班班组长负责督办，当班跟班队长验收。

隐患能现场整改的，要在现场安排整改，不能现场整改的，要按“五定”原则管理。隐患整改落实要有记录，整改结束后，矿防冲科科长（副科长）进行验收，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

五、隐患排查治理机制

（一）防冲系统事故隐患排查的重点内容

1、矿井要建立健全防冲专业机构，人员配备要满足需要；建立并落实各级冲击地压防治安全生产责任制和冲击地压防治管理制度，由防冲科负责。

2、冲击地压矿井建立防冲机构并配备相应的专业人员；采取健全机构、安全培训、预测预警、防治措施、防治措施的效果检验、安全防护“六位一体”的综合防冲管理体系；编制专项防冲设计、冲击地压危险性评价报告、防冲专项措施，按防冲设计（措施）施工，消冲后进行采掘；按规定配备防冲装备和仪器，由防冲科负责。

3、按照规定建立健全冲击地压防治监测预警平台并运转正常，各类防冲监测设备安设要符合规定、管理维护到位由防冲科负责。

（二）事故隐患排查流程

事故隐患排查治理要按照规定流程进行，事故隐患排查治理流程主要包括排查发现—通报信息（录入主动预防信息管理系统告知责任单位）—实施治理（责任单位）—治理结果反馈（责任单位）—验收闭合上报等环节。

参加隐患排查验收的人员要具备相应的业务技术水平，并事先做好技术资料、检查资料收集整理工作。隐患排查内容要包括基础管理和生产现场管理两方面的内容，涉及各个系统和人、机、环、管各个方面，做到纵向到底、横向到边、不留死角。

（三）事故隐患排查治理和记录报告

1.事故隐患排查治理实行“自查、自报、主治”的排查治理工作机制。

2、由防冲矿长（总工程师）每旬组织防冲科、防冲队、冲击地压区域施工单位召开一次覆盖冲击地压区域的事故隐患排查治理分析会，根据《防冲系统事故隐患排查清单》，对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，研究制定下旬事故隐患排查工作方案，提出治理方案措施。

根据对防冲系统排查的事故隐患，由防冲科按照“五定”原则，实行“闭环”管理，建立事故隐患排查治理台账及重大事故隐患信息档案，报矿安检科备案。

3、防冲科日常安排管理人员、技术人员对井下冲击地压区域进行巡检，对防冲系统开展事故隐患排查。升井后对排查的事故隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。防冲科接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

4、基层区队由党政负责人牵头搞好本单位事故隐患排查和治理工作；每班由带班人员牵头开展事故隐患自查自纠工作。各区队排查的隐患，由区队自己进行录入和整改、复查等工作。

5、在排查过程中发现重大事故隐患时，要立即停止受威胁区域内所有作业活动、撤出作业人员。并逐级报告分管领导，通过安检科报告到义煤公司及地方政府有关部门、煤矿安全监察机构。重大事故隐患由矿长负责组织制定和落实治理方案。对于重大事故隐患的整改方案至少包括以下内容；

（1）事故隐患的影响范围和程度；

（2）治理的目标、任务和时限；

（3）采取的方法、措施、治理时限、进度安排、停产区域；

（4）治理资金和物资的来源及其保障措施；

（5）负责治理的机构和人员；

（6）采取的安全防范措施和制定的应急预案。

6、其他要求

⑴参加隐患排查的人员必须牢固树立“隐患就是事故”的理念，全面细致的认真排查，确保把隐患消灭在萌芽之中，有效遏制隐患生存空间。

⑵所有参加隐患排查的人员必须服从统一安排，不得无故缺席；请销假必须经防冲矿长审批。

⑶隐患排查必须全面细致，严格按隐患排查表规定的内容进行填写，检查表填写要字迹工整、表面清洁。

⑷对排查出的隐患必须在规定时间内完成，对未按期整改的单位每一项按相关要求进行处罚。

（四）事故隐患复查及安全监控

1、防冲科负责建立矿井防冲系统重大安全事故隐患排查治理台帐。重大事故隐患的整改必须落实“隐患登记—治理责任人—治理期限—治理措施—复查人员—复查—治理完成”的隐患治理闭合原则。重大事故隐患整改必须制定专项安全技术措施，经审批后执行，整改结束后以书面形式通知业务科室，由业务科室和安检科组织进行复查，复查不合格的单位继续进行整改，直到合格。

2、对未按规定期限完成治理的事故隐患，及时提高督办层级，加大督办力度；事故隐患治理完成，经验收合格后予以销号，解除督办。

3、防冲科要不定期对基层单位安全隐患的排查整改情况进行指导服务；安检科负责对隐患排查、治理等“闭环”管理进行监督检查。

4、事故隐患治理完成后，相应的验收责任单位应当及时对事故隐患治理结果进行验收，验收合格后解除督办、予以销号；重大事故隐患验收资料必须上报公司业务部室及煤矿安全监管部门。

5、煤矿安全监察部门挂牌督办并责令全部或者局部停产停业治理的重大事故隐患，治理工作结束后，矿井要组织相关领导、专家、工程技术人员对重大事故隐患的治理情况进行评估，符合安全生产条件的，向负责督办的部门提出恢复生产的书面申请，经审查同意后，方可恢复生产。

6、防冲科、安检科等相关责任单位、责任人接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查。

7、隐患复查原则上做到系统自控，防冲科下发的隐患自己复查，安检科协助。最后将复查隐患的整改结果及时与隐患管理系统提交闭合，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

8、防冲科借助主动预防信息平台做好隐患排查治理工作的监督监察工作。对于隐患限改到期未及时反馈的隐患，系统发出预警信息，相关责任人及时与责任单位沟通，督促责任单位及时提交整改信息，因无故造成整改超期的，纳入“双基”考核。

常村煤矿防冲科

2017年3月