随着我国煤矿逐步向深部开采转移,冲击地压灾害日趋严重。在冲击地压从机理认知走向防冲工程进程中,首要的任务是厘清冲击地压孕育主控因素,并进行风险程度判识。本文在上百个冲击地压矿井致灾评价分析基础上,提出了导致冲击地压发生的四类客观主控因素:煤岩冲击倾向性、开采深度、坚硬顶板、地质构造,以及三类人为主控因素:煤柱、采空区及采掘卸荷,并对各主控因素对冲击地压孕育的力学机制进行了分析讨论。在客观主控因素方面,煤岩冲击倾向性是煤岩积聚变形能进而诱发冲击破坏的自身属性;开采深度与巷道围岩内积聚的变形能呈正相关关系,是冲击地压发生的必要条件;坚硬顶板大尺度周期断裂形成的冲击动载及动能是诱发冲击地压的“导火索”;地质构造对冲击地压的影响显著,对于断层构造而言,断层两盘将在开采扰动造成的突发卸荷影响下产生相对“回弹”;煤层变薄区等效弹性模量变大,超前支承压力呈“双峰值”分布,使得冲击影响范围扩大。在人为主控因素方面,煤柱作为高应力集中区,其尺寸、倾角及相对位置等将直接影响冲击地压发生的概率和强度;采空区会诱发超前支承压力集中区内围岩积聚弹性能的突然释放,尤其是在采高较大、顶板冒落不充分的情况下;采掘卸荷会导致应力集中区快速“迁移”,引发煤体内弹性应变能的大量释放,是造成冲击地压的重要外因条件。在此基础上,对新汶、鲁西、鄂尔多斯、陕西彬长、新疆和甘肃等矿区冲击地压孕灾主控因素差异性,进行了对比分析,强调按层次对矿井、采区和工作面进行冲击地压主控因素及其影响程度判识重要性,构建了从降能、释能、阻能到抗能的冲击地压治理工程路径。
1. 冲击地压孕灾基本力学机制
2 客观主控因素
2.1 煤岩冲击倾向性
2.2 开采深度
2.3 坚硬顶板
2.4 地质构造
3 人为主控因素
3.1 煤柱
3.2 采空区
3.3 采掘卸荷
4 不同矿区主控因素差异性
5 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会