冲击地压和冒顶灾害是煤矿中常遇的2种典型的灾害。冲击地压指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。巷道冒顶指矿井开挖、衬砌过程中因开挖或支护不当，顶部大面积垮塌的现象。

　　在浅部开采时，通常认为，煤矿冒顶与冲击地压的发生具有一种明显的互为逆向的特征，即容易发生冒顶的地方很少发生冲击地压，容易发生冲击地压的巷道较少发生冒顶，原因在于煤层顶板破碎时易于漏冒，不易于在煤体中积聚大量弹性能量，较低应力集中区域不易发生冲击地压动力灾害。两者通常表现为单一的成灾模式。

　　随着煤炭开采向深部发展，冲击地压灾害总体表现为冲击地压与冒顶灾害的复合发生特征。但现有的冒顶诱发冲击地压灾害研究多数集中在工作面采空区位置，鲜有揭示深部煤层巷道冲击地压与冒顶灾害的复合发生机理，缺乏巷道冲击地压与冒顶灾害复合发生的系统研究。为此，潘一山教授团队在总结山东、山西和新疆矿区典型巷道冲击致顶板(顶煤)动力灾害特征的基础上，提出了深部煤层巷道冲击地压与冒顶复合灾害的概念与分类，并建立了复合灾害发生的解析模型，厘清了灾害发生的主控因素。

　　复合特征表现在既具有明显的巷内冲击帮鼓、顶底移近、煤体抛掷等典型冲击地压特征，又具有巷内顶部煤岩重力垮落、冒后围岩界面分明、锚杆索竖向破断的典型冒顶特征。　　

　　深部煤层巷道动力灾害表现出冲击地压与冒顶灾害的复合发生特征，直接原因在于:

　　一方面，深部厚煤层冲击地压巷道处于原岩应力场、采动应力场与覆岩空间运移引起的随机性扰动冲击波的高应力复杂力学环境，为巷道系统动力失稳提供了力源条件;

　　另一方面，煤层巷道围岩为强度较低、易软化破碎的煤体介质，为锚固基础劣化、顶板(顶煤)垮落提供了介质属性条件。

　　因此，复杂高应力环境下的深部煤层巷道，锚固围岩采动损伤性能劣化，导致锚网索锚固围岩体大量脱锚失效，极易发生巷道顶板(顶煤)冲击冒顶、整体结构动力失稳。由此可知，深部煤层冲击地压巷道动力失稳既有浅部巷道冲击失稳在力源环境上的共性条件，亦有“煤岩介质损伤-锚固基础劣化-巷道冲击冒顶”机制的个性特征。

　　深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害系统分析模型

冲击地压与冒顶灾害复合关系

　　简而言之，巷道冲击地压与冒顶复合灾害是围岩弹性区、塑性软化区与破碎区的“三分区”系统的稳定与非稳定平衡的演化过程。

从分区子系统失稳的诱发起因角度，复合灾害可分为“冒顶致冲”型复合灾害和“冲击致冒”型复合灾害。其中，“冒顶致冲”为破碎区失稳诱发系统失稳的孕灾致灾过程，“冲击致冒”为系统受扰冲击启动而诱发破碎区巷内垮落的孕灾致灾过程。

　　巷道冲击地压与冒顶复合灾害的发生机制与特征，既不同于单一冲击地压灾害，也不同于单一冒顶灾害，其兼具2者的部分特征，深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害中松软破碎区的存在降低了巷道系统的失稳临界值，即在较小扰动下即易产生巷内冲击漏冒失稳现象，弹性与软化区煤岩的冲击失稳又使得巷道冒顶具有明显的冲击破坏特征。

　　综上，深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害的发生机理研究关键点在于揭示巷道整体系统的稳定原理和松软破碎区子系统的稳定原理及其2者间的相互影响，深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害防治研究关键点在于探究支护系统对松软破碎区子系统稳控机理、破碎区调控巷道稳定性的防冲机理。

　　通过巷道发生复合灾害的力学模型，研究发现破碎发育巷道的动力失稳主体为弹性区、软化区与破碎区构成的不稳定系统，垮落主体为破碎区；稳定的破碎区提升了巷道冲击启动临界值，使其启动难度增大，但破碎区的发育又易引起顶煤垮落；巷道稳定支护是解决复合灾害的关键，科学合理支护既能有效调控围岩破碎防冒，又能提升冲击启动临界值。

引用格式：潘一山,代连朋,李国臻,等. 煤矿冲击地压与冒顶复合灾害研究[J]. 煤炭学报,2021,46(1):112-122.

典型矿区巷道复合灾害主控参量及其临界指标值

复合灾害发生巷道破坏特征

复合灾害的“冒顶致冲”灾变过程

复合灾害的“冲击致冒”灾变过程