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摘要：“冲击地压”现象其实就是指煤矿井巷或工作面周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等现象，已经成为开采深部矿区的主要灾害之一。然而时至今日，从发生机理和防治方法方面讲，冲击地压仍是世界范围内一种说不清，道不白的煤矿灾害。
关键词：深部煤层；冲击地压；机理；防治技术
1深部煤层冲击地压机理分析
1.1冲击地压事故发生机理
2016年，某煤矿一采区回风四岔口因为应力集中导致冲击地压发生，地面震感强烈，导致巷道设备受损。为了探求事故发生机理，依据该煤矿主体架构层地质条件和巷道围岩、支护体系具体数据，运用3DEC建立了基于连续体的离散单元二维数值模型，同时，由于煤矿深部地质构造复杂，地应力较高，掘进和回采期间巷道冲击地压显现频繁，模拟了工作面推进过程中围岩的位移变化，围岩位移变化显示如图1。
图1围岩位移变化显示图
利用相似模拟仿真，建立比例为1∶200的试验模型，设置监测设备，探究工作面过断层期上覆岩层的运动规律和应力变化。
通过数值模拟与相似模拟进行分析如下，在工作面推进至距断层50m之前，应力分布状态和单位应力梯度不受断层构造应力影响，持续推进，与采动应力的双重作用下，煤层顶板裂纹非稳定扩展，造成顶底板岩体控制的能量沿断裂结构面释放和转化。工作面推进距断层45m左右，断层处于失稳阶段，断层发生滑移活化，工作面前方的支承压力急剧释放，断层应力可达82MPa，继续推进后，断层上下盘岩体之间存在较小的剪应力，阻碍顶板岩层荷载应力向煤岩体深部或者更远处转移，能降低工作面前方煤体中的支承压力。工作面推进到断层，在构造应力和采动应力的双重作用下，而对巷道围岩应力产生影响，煤岩体单位应力梯度达到71MPa，动应力比4.3，该应力超过了该煤矿的临界冲击应力，这样就会极具冲击危险。
1.2深部煤层巷道力学模型
围岩应力和采动水平应力的双重作用下，巷帮煤体会发生压曲变形，影响巷道顶底板的稳定性，这与冲击地压的发生有很大的联系，冲击失稳就是采区三维空间内局部发生的动力失稳现象。在准静态条件下，煤层巷道整体平动式冲击失稳的三维力学分析。根据研究结果发现，随着巷道埋深的逐渐增大，巷道发生动力失稳的可能性越大，动力失稳发生时的破坏性也越大。
2深部煤层冲击地压的控制与防治
2.1超前卸压
在工作面回采前，在切眼底板提前开挖一条与工作面长度相等，宽0.4m，深2mm的泄压槽。利用注水湿润煤体，改变煤体力学性质，减弱煤体内压力的急剧，对煤体煤层注水，注水水压10MPa，封孔长度21m，间距25m。
2.2预裂爆破
在工作面自切眼推进4m后，对采空区上方顶板进行预裂爆破，缩短工作面初采来压步距，降低工作面初次来压强度，减少坚硬顶板垮落对工作面造成的冲击。在预测存在冲击地压区域，提前从两顺槽对顶板进行预裂爆破，降低其强度，释放因压力而聚集的能量，减少对煤层和支架的冲击振动。在顶板弯曲下沉时，在条痕处形成拉应力而断裂，从而达到防治冲击地压的目的。
2.3大直径空孔卸压
由两顺槽向工作面煤体内部进行大直径钻孔，让煤体内部应力集中通过空孔挤压变形得以释放，缓解煤体内部应力集中程度。现场采用ZQJ-300/6气动架柱式钻机，配套的麻花钻杆（直径80mm），150mm的钻头，钻孔长度为20m，沿煤层布置钻孔。
2.4加强支护
根据煤体应力监测结果将原来超前工作面25m的超前维护调整为40m，将此范围内原来1排单增加为2排，增加超前维护范围，以防止冲击地压引起顺槽顶板事故。
3改善和加强防冲措施
3.1积极开展冲击地压基础研究
目前，虽然冲击地压的机理还不是十分清楚，但评价冲击危险性的主要方法还是综合指数法。综合指数法中采用的地质影响因素（煤矿开采深度、上覆裂隙带内顶板坚硬厚层岩层距煤层距离、开采区域内构造应力集中程度、顶板岩层厚度特征参数、煤的单轴抗压强度和煤的弹性能指数差别不大）和开采技术影响因素（采煤方法与工艺）在同一矿区内非常近似，行业主管部门或其它机构牵头主导，集中矿区的财力、物力、人力，以一个矿区为研究对象，联合高校及科研院所，开展地质与开采条件基础研究，探索防治方法，提出防冲方案，既可节约研究成本，也可以将研究成果普遍推广。
3.2大力培养防冲专业技术人才
目前我国从事冲击地压工作人员的专业学术背景参差不齐，有的甚至是非煤矿专业学历，提高全省煤矿防治冲击地压水平必须有一批掌握冲击地压理论和防治知识的人才队伍。应与国内从事相关研究与教学的高等院校合作，选派基层从事冲击地压工作的、有事业心的人员脱产学习，协商教学计划，从煤田地质学、岩体力学基础教学开始，系统地学习冲击地压相关理论，安排一定的实践教学，储备人才，选拔出一部分防冲专家。
3.3勇于探索灾害耦合同防共治机制
随着开采深度的增大，煤矿灾害不再是以往熟悉的瓦斯、水、火，冲击地压事故起数逐年上升，诱发瓦斯事故起数也在增加，单打独斗的灾害防治措施往往顾此失彼。例如，在确定区段煤柱宽度时就遇到这样的矛盾，从防冲角度考虑，煤柱越小越好，甚至无煤柱开采；从防止煤炭自燃、防水角度考虑，煤柱必须有一定的宽度。再如，在抽放本煤层瓦斯时，施工的瓦斯抽放孔能不能作为下一步的防冲卸压孔，如何确定孔径，如何衔接时间，才能事半功倍等等，鼓励在《煤矿安全规程》规定范围内，探索多种灾害同防共治机制，提高灾害预防水平，保障煤矿安全生产。
结束语
总而言之，冲击地压控制措施不同于监测方法对煤层地质条件、开采技术条件适应能力强，控制措施必须结合实际开采条件，如与坚硬顶板有关的浅部矿井冲击地压控制措施主要是防止坚硬顶板中形成集中应力，一般可以采用顶板深孔爆破、顶板预裂爆破等具体措施。深部冲击地压矿井防冲的关键是控制采动煤体上覆岩层，因此，开采保护层等方法可有效控制冲击地压的发生。针对不同的冲击地压类型，要采取不同的控制措施，才能有效防止冲击地压的发生和减小冲击危害性。
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