冲击地压及其监测山科.pptx

Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四1冲击地压：冲击地压：煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，可摧可摧 毁巷道、引发毁巷道、引发其他其他矿井灾害，造成人员伤亡。矿井灾害，造成人员伤亡。煤层冲击地压现象煤层冲击地压现象冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四2顶板或底板冲击地压现象顶板或底板冲击地压现象冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四3岩爆造成损害细部岩爆造成损害细部岩块嵌入水管表面岩块嵌入水管表面电缆被高速抛出的岩块割断电缆被高速抛出的岩块割断(实验结果表明：岩石弹射速度实验结果表明：岩石弹射速度50m/s)50m/s)冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四45050年代中期印度某金矿年代中期印度某金矿巷道中岩爆造成的戏剧性效果巷道中岩爆造成的戏剧性效果(dramatic effect)(dramatic effect)岩爆前岩爆前中度破坏区中度破坏区冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四5严重破坏区严重破坏区完全闭合区完全闭合区冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四6 美国美国Lucky Friday金属矿采场中金属矿采场中发生的岩爆：发生的岩爆：(埋深超过埋深超过700m,震级震级3.6-4.2,发发生于生于1988年年10月月18日日)冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四7南非某矿岩爆对巷道的破坏南非某矿岩爆对巷道的破坏(巷道尺寸巷道尺寸3m*3m,埋深埋深1540m,震级震级4)冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四8冲击地压及其监测冲击地压及其监测 河南义马千秋煤矿河南义马千秋煤矿河南义马千秋煤矿河南义马千秋煤矿20082008年年年年6 6月月月月5 5日，日，日，日，2120121201回采工作面发生冲击地压，受回采工作面发生冲击地压，受回采工作面发生冲击地压，受回采工作面发生冲击地压，受损巷道共计损巷道共计损巷道共计损巷道共计565m565m，造成，造成，造成，造成1111人受伤，人受伤，人受伤，人受伤，1313人死亡。人死亡。人死亡。人死亡。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四9冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四10冲击地压及其监测冲击地压及其监测U型钢支架严重变形，人员通过困难型钢支架严重变形，人员通过困难 新汶矿业集团华丰煤矿新汶矿业集团华丰煤矿新汶矿业集团华丰煤矿新汶矿业集团华丰煤矿20062006年年年年9 9月月月月9 9日日日日14101410上平巷发生一起上平巷发生一起上平巷发生一起上平巷发生一起2.02.0级级级级冲击地压，造成冲击地压，造成冲击地压，造成冲击地压，造成2 2人死亡，人死亡，人死亡，人死亡，2 2人重伤，摧毁巷道人重伤，摧毁巷道人重伤，摧毁巷道人重伤，摧毁巷道71m71m。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四11冲击地压及其监测冲击地压及其监测巷道两帮收缩、变形巷道两帮收缩、变形华丰煤矿华丰煤矿2006/9/9冲击事故破坏巷道图片冲击事故破坏巷道图片Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四12冲击地压及其监测冲击地压及其监测 兖州煤业南屯矿兖州煤业南屯矿兖州煤业南屯矿兖州煤业南屯矿93049304综放工作面综放工作面综放工作面综放工作面20072007年年年年3 3月月月月1818日在中间巷发生冲击地压，造成日在中间巷发生冲击地压，造成日在中间巷发生冲击地压，造成日在中间巷发生冲击地压，造成1 1人重伤、人重伤、人重伤、人重伤、2 2人轻伤。人轻伤。人轻伤。人轻伤。巨厚硬岩巨厚硬岩巨厚硬岩巨厚硬岩-中间巷中间巷中间巷中间巷复合厚煤层复合厚煤层复合厚煤层复合厚煤层Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四13冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四14冲击地压及其监测冲击地压及其监测 临沂矿业集团古城煤矿临沂矿业集团古城煤矿临沂矿业集团古城煤矿临沂矿业集团古城煤矿20092009年年年年2 2月月月月2828日日日日21032103皮带巷发生冲击地压，皮带巷发生冲击地压，皮带巷发生冲击地压，皮带巷发生冲击地压，1515人遇险，造成人遇险，造成人遇险，造成人遇险，造成1 1人死亡，摧毁巷道人死亡，摧毁巷道人死亡，摧毁巷道人死亡，摧毁巷道70m70m。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四15冲击地压及其监测冲击地压及其监测千米深井千米深井沿空采条带沿空采条带Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四16冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四17冲击地压及其监测冲击地压及其监测Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四18冲击地压及其监测冲击地压及其监测巨厚硬岩巨厚硬岩厚煤层厚煤层事故原因：事故原因：顶板存在巨厚硬岩，且煤厚大顶板存在巨厚硬岩，且煤厚大采深大采深大存在构造应力影响存在构造应力影响采采“孤岛孤岛”条带条带相向采掘，造成应力集中相向采掘，造成应力集中Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四19冲击地压及其监测冲击地压及其监测 冲击地压作为人为诱发的地震，危害性很大。采矿诱发的地震冲击地压作为人为诱发的地震，危害性很大。采矿诱发的地震可达可达3 34 4 级，监测到的最大震级级，监测到的最大震级5.65.6级。级。冲击地压：冲击地压：大量煤岩体突然剧烈破坏并向采掘空间剧烈运动的灾害大量煤岩体突然剧烈破坏并向采掘空间剧烈运动的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡。动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡。17381738年英国史塔夫矿首次记录，年英国史塔夫矿首次记录，我国我国19381938年抚顺。煤矿，有冲年抚顺。煤矿，有冲击地压危险矿井占击地压危险矿井占20%20%以上。以上。中国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家之一。中国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家之一。冲击地压灾害现象与严重程度冲击地压灾害现象与严重程度Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四20冲击地压及其监测冲击地压及其监测冲击地压监测到的震级情况冲击地压监测到的震级情况Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四21冲击地压及其监测冲击地压及其监测冲击地压引发的动力灾害现象冲击地压引发的动力灾害现象Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四22冲击地压及其监测冲击地压及其监测 冲击地压是世界范围内煤矿开采中最严重的自然灾害之一，它以突然、冲击地压是世界范围内煤矿开采中最严重的自然灾害之一，它以突然、急剧、猛烈的形式释放煤岩体变形能，抛出煤岩体，造成支架损坏、片帮急剧、猛烈的形式释放煤岩体变形能，抛出煤岩体，造成支架损坏、片帮冒顶、巷道堵塞、伤及人员，并产生巨大的响声和岩体震动。岩体震动时冒顶、巷道堵塞、伤及人员，并产生巨大的响声和岩体震动。岩体震动时间从几秒到几十秒，抛出的煤岩体从几吨到几百吨。间从几秒到几十秒，抛出的煤岩体从几吨到几百吨。8.1 概述概述 世界上主要井工开采的国家冲击地压都十分普遍，世界上主要井工开采的国家冲击地压都十分普遍，17831783年英国在世界年英国在世界上首次报道了煤矿中发生的冲击地压现象，以后在前苏联、南非、德国、美上首次报道了煤矿中发生的冲击地压现象，以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、波兰等国、加拿大、波兰等2020多个国家和地区均受到冲击地压灾害的威胁。我国最多个国家和地区均受到冲击地压灾害的威胁。我国最早记录的冲击地压于早记录的冲击地压于19331933年发生于抚顺的胜利煤矿，随后，在北京的门头沟、年发生于抚顺的胜利煤矿，随后，在北京的门头沟、房山、城子等矿，开滦的唐山矿，枣庄的陶庄、八一等矿，大同的忻州窑、房山、城子等矿，开滦的唐山矿，枣庄的陶庄、八一等矿，大同的忻州窑、煤峪口等矿，新汶的华丰、孙村等矿，徐州的三河尖、旗山、权台等矿、兖煤峪口等矿，新汶的华丰、孙村等矿，徐州的三河尖、旗山、权台等矿、兖州的东滩矿等均发生过严重的冲击地压现象。州的东滩矿等均发生过严重的冲击地压现象。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四23冲击地压及其监测冲击地压及其监测 我国煤矿矿井大多建于五、六十年代，随着时间的推移和矿产资源开我国煤矿矿井大多建于五、六十年代，随着时间的推移和矿产资源开发向深部转移，这些矿井将逐步进入深部开采，冲击地压灾害问题将更加发向深部转移，这些矿井将逐步进入深部开采，冲击地压灾害问题将更加严重、更加突出。严重、更加突出。8.1 概述概述 尽管国内外学者在冲击地压发生机理、监测手段及防治等方面研究取尽管国内外学者在冲击地压发生机理、监测手段及防治等方面研究取得了重要进展，但由于冲击地压发生的原因极为复杂，影响因素非常多，得了重要进展，但由于冲击地压发生的原因极为复杂，影响因素非常多，到目前为止，还远没有从根本上解决对其有效预测和防治问题。专家预测，到目前为止，还远没有从根本上解决对其有效预测和防治问题。专家预测，冲击地压的预测和防治将成为冲击地压的预测和防治将成为2121世纪岩石力学研究的难题之一。世纪岩石力学研究的难题之一。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四24冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类 冲击地压的概念冲击地压的概念：冲击地压是矿山压力显现的一种特殊形式。可以描冲击地压是矿山压力显现的一种特殊形式。可以描述为：述为：矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤（岩）体变形能瞬时释放，矿山采动（采掘工作面）诱发高强度的煤（岩）体变形能瞬时释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的动力现象。在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的动力现象。冲击地压会造成人员伤亡和设备损坏，不尽发生在推进的工作面现场，冲击地压会造成人员伤亡和设备损坏，不尽发生在推进的工作面现场，而且易发生在巷道、硐室，特别是高应力集中的空间部位。而且易发生在巷道、硐室，特别是高应力集中的空间部位。我国冲击地压共有的我国冲击地压共有的显现特征显现特征：突发性、瞬时震动性及破坏性。突发性、瞬时震动性及破坏性。我国煤矿冲击地压的我国煤矿冲击地压的突出特点突出特点：多类型、条件复杂、随采深增加发展趋多类型、条件复杂、随采深增加发展趋势严重等。势严重等。冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆，一般由诱发因素引起，如爆冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆，一般由诱发因素引起，如爆破、顶板来压、回柱（移架）等。破、顶板来压、回柱（移架）等。8.2.1 冲击地压的概念及特征冲击地压的概念及特征Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四25冲击地压及其监测冲击地压及其监测对国内外大量冲击地压案例分析表明，冲击地压发生的对国内外大量冲击地压案例分析表明，冲击地压发生的地点及其主要特征：地点及其主要特征：（1 1）冲击地压的发生与地质构造有密切关系冲击地压的发生与地质构造有密切关系，往往发生在褶皱、断层及，往往发生在褶皱、断层及煤层变异性突出的部位，主要受构造应力的控制；煤层变异性突出的部位，主要受构造应力的控制；（2 2）发生冲击地压的煤层及顶板往往较坚硬发生冲击地压的煤层及顶板往往较坚硬，该岩层聚集高强度的变形，该岩层聚集高强度的变形能，是冲击地压发生的主要驱动能量；能，是冲击地压发生的主要驱动能量；（3 3）发生在超前巷道的冲击地压发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要特征，将，以巷道两帮煤体抛出为主要特征，将巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间；巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间；（4 4）发生在工作面的冲击地压发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象，冲击形成，一般表现为大面积冲击现象，冲击形成的煤体运动和冲击波将支护体推倒；的煤体运动和冲击波将支护体推倒；（5 5）在留有底煤的采场在留有底煤的采场，冲击地压发生时，以底臌和煤岩压入采场空间，冲击地压发生时，以底臌和煤岩压入采场空间为主要显现特征。为主要显现特征。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四26冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.2.2 8.2.2 冲击地压的分类冲击地压的分类 冲击地压是一种复杂的矿山动力现象，其形成的力学环境、发生的冲击地压是一种复杂的矿山动力现象，其形成的力学环境、发生的地点、宏观和微观上的显现形态多种多样，冲击破坏强度和所造成破坏程地点、宏观和微观上的显现形态多种多样，冲击破坏强度和所造成破坏程度也各不相同。由于冲击地压发生的机理存在不同的理论解释，有各自不度也各不相同。由于冲击地压发生的机理存在不同的理论解释，有各自不同的发生条件和判别准则，客观上不同矿井的冲击地压的成因及显现特征同的发生条件和判别准则，客观上不同矿井的冲击地压的成因及显现特征也不同，即使同一矿井、由于地质构造、开采条件和开采方法的差异，也也不同，即使同一矿井、由于地质构造、开采条件和开采方法的差异，也使得冲击地压的成因、性质、特征、震源部位、破坏程度和防治措施各异。使得冲击地压的成因、性质、特征、震源部位、破坏程度和防治措施各异。所以，所以，目前还没有一种统一的分类标准目前还没有一种统一的分类标准。主要有以下几种分类方法。主要有以下几种分类方法。（1 1）按冲击时释放的地震能大小分类）按冲击时释放的地震能大小分类根据冲击地压的能量特征按冲击时释放的地震能大小分类。根据冲击地压的能量特征按冲击时释放的地震能大小分类。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四27冲击地压及其监测冲击地压及其监测表表8.1按冲击时释放的地震能大小分类按冲击时释放的地震能大小分类（1 1）微冲击。小范围的岩石抛出和震动，局部破坏，单个煤岩块弹出，并伴有射击声响。）微冲击。小范围的岩石抛出和震动，局部破坏，单个煤岩块弹出，并伴有射击声响。（2 2）弱冲击。少量煤岩抛出的局部破坏，伴有明显声响和地震效应，不造成严重破坏。）弱冲击。少量煤岩抛出的局部破坏，伴有明显声响和地震效应，不造成严重破坏。（3 3）中等冲击。急剧的脆性破坏，抛出大量煤（岩）体，形成气浪，造成几米长的巷道）中等冲击。急剧的脆性破坏，抛出大量煤（岩）体，形成气浪，造成几米长的巷道支架及设备破坏。支架及设备破坏。（4 4）强烈冲击。使长达几十米的巷道支架破坏和垮落，损坏机电设备、需要大量修复。）强烈冲击。使长达几十米的巷道支架破坏和垮落，损坏机电设备、需要大量修复。（5 5）灾害性冲击。使整个采区或一个水平内的巷道发生垮落。个别情况下波及全矿造成）灾害性冲击。使整个采区或一个水平内的巷道发生垮落。个别情况下波及全矿造成矿井报废。矿井报废。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四28冲击地压及其监测冲击地压及其监测（2 2）按参与冲击的煤岩体类别分类）按参与冲击的煤岩体类别分类 煤层冲击煤层冲击。发生于煤体。发生于煤体围岩力学系统中的冲击地压，是煤矿围岩力学系统中的冲击地压，是煤矿冲击地压的主要显现形式。冲击地压的主要显现形式。岩层冲击岩层冲击。岩层冲击是高强度脆性岩石瞬间释放弹性能，岩块从。岩层冲击是高强度脆性岩石瞬间释放弹性能，岩块从母体急剧、猛烈地抛出。对于煤体，是顶底板岩层内弹性内的突然释放，母体急剧、猛烈地抛出。对于煤体，是顶底板岩层内弹性内的突然释放，又称围岩冲击。岩层冲击又分为顶板冲击和底板冲击。又称围岩冲击。岩层冲击又分为顶板冲击和底板冲击。（3 3）根据冲击力源分类）根据冲击力源分类 重力型。重力型主要是受重力作用引发的冲击地压，没有或只有少重力型。重力型主要是受重力作用引发的冲击地压，没有或只有少量构造力的影响。量构造力的影响。构造型。构造型主要是受构造力引起的冲击地压。构造型。构造型主要是受构造力引起的冲击地压。中间型。中间型是重力和构造力共同作用引发的冲击地压。中间型。中间型是重力和构造力共同作用引发的冲击地压。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四29冲击地压及其监测冲击地压及其监测（4 4）按统计方法分类）按统计方法分类按冲击地压的破坏后果分类按冲击地压的破坏后果分类（a a）一般冲击地压）一般冲击地压 对煤矿生产的破坏后果轻微，不需要进行修复。包括地震台记录到但未能定位对煤矿生产的破坏后果轻微，不需要进行修复。包括地震台记录到但未能定位的各类冲击、震动现象。的各类冲击、震动现象。（b b）破坏性冲击地压）破坏性冲击地压 对生产造成一定的破坏，需进行修复工作。包括井下实际发生并已观测到的、达对生产造成一定的破坏，需进行修复工作。包括井下实际发生并已观测到的、达到各矿自定破坏性标准的冲击地压。到各矿自定破坏性标准的冲击地压。（c c）冲击地压事故）冲击地压事故 由于冲击地压及其伴随现象（冒顶和瓦斯突出）造成人员伤亡事故，或由于井巷由于冲击地压及其伴随现象（冒顶和瓦斯突出）造成人员伤亡事故，或由于井巷或工作面破坏造成中断工作或工作面破坏造成中断工作8h8h以上的冲击地压。以上的冲击地压。按显现强度分级按显现强度分级表表8.2 8.2 按显现强度分级按显现强度分级Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四30冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.3 冲击地压发生的机理冲击地压发生的机理 8.3.1 8.3.1 原因及发生的条件原因及发生的条件 强度比较高的煤（岩）层，受构造运动和开采形成的强度比较高的煤（岩）层，受构造运动和开采形成的高度应力集中高度应力集中是冲是冲击地压发生的根本原因。若不采取释放应力和能量的措施，在高应力集中部击地压发生的根本原因。若不采取释放应力和能量的措施，在高应力集中部位进行采掘工程，将可能引发冲击地压。位进行采掘工程，将可能引发冲击地压。8.3.2 影响因素影响因素（1 1）地质因素）地质因素 主要包括开采深度、地质构造、煤岩结构和力学特性等主要包括开采深度、地质构造、煤岩结构和力学特性等。开采深度。开采深度的加大使得地应力增加，一般在达到一定深度后采开采深度。开采深度的加大使得地应力增加，一般在达到一定深度后采开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压的临界深度。临界深度随条件不同而开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压的临界深度。临界深度随条件不同而不同，一般大于不同，一般大于200m200m。总体趋势是随采深增加，冲击地压危险性增大。总体趋势是随采深增加，冲击地压危险性增大。地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度变化等也是影响冲击地压的重地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度变化等也是影响冲击地压的重要因素。要因素。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四31冲击地压及其监测冲击地压及其监测 煤岩层结构及性能也是冲击地压影响的重要因素。坚硬、厚层、整体性强的煤岩层结构及性能也是冲击地压影响的重要因素。坚硬、厚层、整体性强的顶板（基本顶），易发生冲击地压；直接顶厚度较大、与基本顶组合性好、不易垮顶板（基本顶），易发生冲击地压；直接顶厚度较大、与基本顶组合性好、不易垮落，冲击危险性大；煤层的强度高、弹性模量大、含水率低、变质程度高、暗煤比落，冲击危险性大；煤层的强度高、弹性模量大、含水率低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向性高。例大，一般冲击倾向性高。（2 2）开采技术因素）开采技术因素 开采多煤层时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、留设煤柱、相邻开采多煤层时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、留设煤柱、相邻两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。从防治冲击地压的角度而言，壁式两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优于水采，直线工作面优于曲线工作面，垮落法优于充填法。开采优于柱式开采，旱采优于水采，直线工作面优于曲线工作面，垮落法优于充填法。煤柱和开采边界是应力集中的主要地点之一煤柱和开采边界是应力集中的主要地点之一，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。国内外大量实践表明，冲击地压往往伴随生产过程的某些工序（如爆破、冒顶、国内外大量实践表明，冲击地压往往伴随生产过程的某些工序（如爆破、冒顶、回柱或移架、采煤等而发生），这些为诱导因素。诱导因素本身的能量很小，但诱发回柱或移架、采煤等而发生），这些为诱导因素。诱导因素本身的能量很小，但诱发的冲击地压的能量和破坏性很大。因此也是发生冲击地压不可忽视的因素。的冲击地压的能量和破坏性很大。因此也是发生冲击地压不可忽视的因素。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四32冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论（1 1）刚度理论）刚度理论 CookCook等人在等人在2020世纪世纪6060年代提出，认为试件的刚度大于试验机构的刚度时，破坏是年代提出，认为试件的刚度大于试验机构的刚度时，破坏是不稳定的，煤岩体呈现突然的破坏现象。不稳定的，煤岩体呈现突然的破坏现象。2020世纪世纪7070年代，年代，BlackBlack认为矿山结构的刚度大认为矿山结构的刚度大于矿山负荷系统的刚度是产生冲击地压的必要条件。于矿山负荷系统的刚度是产生冲击地压的必要条件。该理论简单、直观，但矿山负荷系统的划分以及刚度难以确定，同时没有考虑到该理论简单、直观，但矿山负荷系统的划分以及刚度难以确定，同时没有考虑到矿山结构与矿山负荷系统本身可以储存和释放的能量。矿山结构与矿山负荷系统本身可以储存和释放的能量。（2 2）强度理论）强度理论冲击地压发生的应力条件：冲击地压发生的应力条件：即矿山压力大于煤体即矿山压力大于煤体-围岩力学系统的综合强度。围岩力学系统的综合强度。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四33冲击地压及其监测冲击地压及其监测图图8.1 8.1 强度理论示意图强度理论示意图 较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，使煤体较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，使煤体更加压实，承受更高的压力，积蓄较多的弹更加压实，承受更高的压力，积蓄较多的弹性能。在煤体夹持带内压力高并储存有相当性能。在煤体夹持带内压力高并储存有相当高的弹性能，高压带和弹性能积聚区可位于高的弹性能，高压带和弹性能积聚区可位于煤壁附近。一旦高应力突然加大或系统阻力煤壁附近。一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时，煤体可产生突然破坏和运动，突然减小时，煤体可产生突然破坏和运动，抛向已采空间，形成冲击地压。抛向已采空间，形成冲击地压。强度理论强度理论较好的揭示了煤体较好的揭示了煤体围岩力学系统的极限平衡条件，解释了冲围岩力学系统的极限平衡条件，解释了冲击地压的一些现象，具有简单、直观和便于应用的特点，但对冲击地压动力击地压的一些现象，具有简单、直观和便于应用的特点，但对冲击地压动力学特征的描述不够，特别是对采场周围煤岩体经常出现局部应力超过其强度学特征的描述不够，特别是对采场周围煤岩体经常出现局部应力超过其强度极限的现象，但并没有发生冲击地压，这说明强度理论提出的判据不够充分。极限的现象，但并没有发生冲击地压，这说明强度理论提出的判据不够充分。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四34冲击地压及其监测冲击地压及其监测（3 3）能量理论）能量理论 该理论认为矿体该理论认为矿体-围岩系统在其力学平衡状态失稳所围岩系统在其力学平衡状态失稳所释放的能量大于所消释放的能量大于所消耗的能量耗的能量时发生冲击地压。时发生冲击地压。能量理论可以解释一些现象，但把煤岩体看成纯弹性的，不符合冲击地能量理论可以解释一些现象，但把煤岩体看成纯弹性的，不符合冲击地压是煤岩体破坏的事实。该理论没有说明平衡状态的性状及其破坏条件，特压是煤岩体破坏的事实。该理论没有说明平衡状态的性状及其破坏条件，特别是围岩能量释放的条件，缺乏必要的判据和条件。别是围岩能量释放的条件，缺乏必要的判据和条件。（4 4）冲击倾向性理论）冲击倾向性理论 冲击倾向性理论是指煤岩体发生冲击破坏的固有能力或属性。煤岩体冲击倾冲击倾向性理论是指煤岩体发生冲击破坏的固有能力或属性。煤岩体冲击倾向性是发生冲击地压的必要条件。冲击倾向性理论是波兰和前苏联学者提出的。向性是发生冲击地压的必要条件。冲击倾向性理论是波兰和前苏联学者提出的。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四35冲击地压及其监测冲击地压及其监测 弹性能量指数弹性能量指数WETWET 煤样在单轴压缩破坏前所积蓄的变形能与产煤样在单轴压缩破坏前所积蓄的变形能与产生塑性变形所消耗的能量的比值。生塑性变形所消耗的能量的比值。单轴压缩弹性能量指数计算图单轴压缩弹性能量指数计算图 Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四36冲击地压及其监测冲击地压及其监测 冲击能量指数冲击能量指数KEKE在单轴压缩状态下，煤样的全在单轴压缩状态下，煤样的全“应力应力应变应变”曲线曲线峰值峰值C C 前所积聚的变形能前所积聚的变形能 Fs Fs 与峰值后所消耗的变形能与峰值后所消耗的变形能 Fx Fx 之比值。之比值。单轴压缩冲击能量指数计算图单轴压缩冲击能量指数计算图 Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四37冲击地压及其监测冲击地压及其监测 动态破坏时间动态破坏时间 DTDT 煤样在常规单轴压缩试验条件下，从极限载煤样在常规单轴压缩试验条件下，从极限载荷到完全破坏所经历的时间荷到完全破坏所经历的时间DTDT。煤样单轴压缩动态破坏时间煤样单轴压缩动态破坏时间Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四38冲击地压及其监测冲击地压及其监测 冲击倾向性理论认为，当三个指标大于某一值时，就容易发生冲击地压。冲击倾向性理论认为，当三个指标大于某一值时，就容易发生冲击地压。至今煤炭部门上仍沿用这一指标，并制定了标准（至今煤炭部门上仍沿用这一指标，并制定了标准（中华人民共和国行业标中华人民共和国行业标准准MT/T174-2000MT/T174-2000），如表，如表8.38.3所示。所示。指标指标强冲击强冲击弱冲击弱冲击无冲击无冲击动态破坏时间动态破坏时间 DT/ms5050500500冲击能量指数冲击能量指数KE/kJ5.05.01.51.5弹性能量指数弹性能量指数WET5.05.02.02.0表表8.3 8.3 煤的冲击倾向性鉴定指标煤的冲击倾向性鉴定指标Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四39冲击地压及其监测冲击地压及其监测（5 5）三准则理论）三准则理论 李玉生把李玉生把强度准则强度准则视为煤岩体的视为煤岩体的破坏准则破坏准则，作为冲击地压发生的必要条件，作为冲击地压发生的必要条件，把把能量准则能量准则和和冲击倾向性准则冲击倾向性准则视为煤岩体视为煤岩体突然破坏准则突然破坏准则，作为冲击地压发生的，作为冲击地压发生的充要条件，认为当三个准则同时满足时，才是判定冲击地压发生的必要条件。充要条件，认为当三个准则同时满足时，才是判定冲击地压发生的必要条件。该理论没有给出三个准则的具体形式，且需要确定的参数较多，使用不便。该理论没有给出三个准则的具体形式，且需要确定的参数较多，使用不便。冲击倾向性理论对评价煤本身的冲击危险性具有实际意义，并已得到冲击倾向性理论对评价煤本身的冲击危险性具有实际意义，并已得到广泛应用。但冲击地压的发生于采掘和地质环境有关，煤岩体的物理力学性广泛应用。但冲击地压的发生于采掘和地质环境有关，煤岩体的物理力学性质随地质开采条件的不同而有很大差异，实验室测定的结果往往不能代表各质随地质开采条件的不同而有很大差异，实验室测定的结果往往不能代表各种环境下煤岩体性质。实际上，许多属于强冲击倾向性的煤层并没有发生冲种环境下煤岩体性质。实际上，许多属于强冲击倾向性的煤层并没有发生冲击地压，而某些冲击倾向性很弱或无冲击倾向性的煤层确发生了冲击地压，击地压，而某些冲击倾向性很弱或无冲击倾向性的煤层确发生了冲击地压，这也是冲击倾向性理论的局限性和不足。这也是冲击倾向性理论的局限性和不足。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四40冲击地压及其监测冲击地压及其监测 根据岩石全应力根据岩石全应力应变曲线，在上凸硬化阶段，煤、岩抗变形应变曲线，在上凸硬化阶段，煤、岩抗变形(包括裂包括裂纹和裂缝纹和裂缝)的能力是增大的，介质是稳定的；在下凹软化阶段，裂纹迅速传的能力是增大的，介质是稳定的；在下凹软化阶段，裂纹迅速传播和扩展，发生微裂纹密集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非播和扩展，发生微裂纹密集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非稳定的。在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可能失稳，稳定的。在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可能失稳，从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破坏，即冲击地压。从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破坏，即冲击地压。（6 6）失稳理论）失稳理论（7 7）其它）其它 突变论突变论引入岩石力学，建立了岩体结构失稳的突变模型，对围岩压力、刚引入岩石力学，建立了岩体结构失稳的突变模型，对围岩压力、刚度和煤岩体损伤扩展耗散能量进行分析，定性地解释了发生冲击地压的机理。度和煤岩体损伤扩展耗散能量进行分析，定性地解释了发生冲击地压的机理。分叉理论分叉理论（Bifurcation TheoryBifurcation Theory）和）和混沌动力学混沌动力学（Chaotic Chaotic DynamicsDynamics）应用于冲击地压的研究。）应用于冲击地压的研究。谢和平提出了谢和平提出了冲击地压的分形特征冲击地压的分形特征，将分形几何引入冲击地压的形究。，将分形几何引入冲击地压的形究。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四41冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法 8.4.1 对比法对比法 基于相似条件下对冲击前兆进行归类，考虑本矿和邻矿的冲击地压现基于相似条件下对冲击前兆进行归类，考虑本矿和邻矿的冲击地压现状和发展趋势；本煤层或邻层、邻区已发生过的冲击地压；状和发展趋势；本煤层或邻层、邻区已发生过的冲击地压；顶板为单轴抗顶板为单轴抗压强度大于压强度大于70MPa70MPa的坚硬岩层；岛形或半岛形煤柱；支承压力影响区；上部的坚硬岩层；岛形或半岛形煤柱；支承压力影响区；上部或下部遗留煤柱或回采边界；煤层厚度或倾角突然变化；褶曲或断裂构造或下部遗留煤柱或回采边界；煤层厚度或倾角突然变化；褶曲或断裂构造带等带等。根据已发生的冲击地压的开采条件、地质构造特点，可对煤层冲击地根据已发生的冲击地压的开采条件、地质构造特点，可对煤层冲击地压前兆信息进行识别，又称为压前兆信息进行识别，又称为相似性识别。相似性识别。用对比法进行冲击前兆信息的识别，必须了解煤岩层赋存特点和开采参数。用对比法进行冲击前兆信息的识别，必须了解煤岩层赋存特点和开采参数。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四42冲击地压及其监测冲击地压及其监测 （1 1）煤岩层赋存特点）煤岩层赋存特点 煤岩层赋存特点包括：煤层埋深、顶底板坚硬岩层、煤岩力学性质、煤岩层赋存特点包括：煤层埋深、顶底板坚硬岩层、煤岩力学性质、断层、褶曲区域的开采冲击地压显现特征。断层、褶曲区域的开采冲击地压显现特征。（2 2）开采参数）开采参数 相邻煤层中的残留煤柱和开采边界影响的范围和强度，回采工作面推相邻煤层中的残留煤柱和开采边界影响的范围和强度，回采工作面推进到巷道、采空区、断层、褶曲带的时间，采煤方法、冲击岩层、相邻煤进到巷道、采空区、断层、褶曲带的时间，采煤方法、冲击岩层、相邻煤层中的回采工作面相对位置，回采速度和工作面长度。层中的回采工作面相对位置，回采速度和工作面长度。通过对以往地质条件和开采技术条件下冲击地压发生的大量资料和通过对以往地质条件和开采技术条件下冲击地压发生的大量资料和实际情况，对冲击地压发生的前兆条件进行辨识，指导下一步回采的区域实际情况，对冲击地压发生的前兆条件进行辨识，指导下一步回采的区域或工作面的冲击地压监测和防治。或工作面的冲击地压监测和防治。Rock Burst And its Monitoring资源与环境工程学院-资源工程1系2024/4/25 周四43冲击地压及其监测冲击地压及其监测8.4.2 8.4.2 钻屑法钻屑法 通过在煤层中钻小直径钻孔（直径通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42mm42mm50mm50mm），根据钻孔时在不同深），根据钻孔时在不同深度排出的煤粉量及其变化规律以及有关动