冲击矿压现象及特征
1.1.1 冲击矿压现象及特征
冲击矿压是压力超过煤者体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故、动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏、支架与设备损坏、人员伤亡、部分巷道垮落破坏等。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统等。
对于冲击矿压现象，世界各国，以及不同的行业，其称谓是不一样的，常见的有“岩爆”、“煤爆”、“冲击矿压”、“矿山冲击”、“冲击地压”等。本节课采用“冲击矿压”这个术语。
通常情况下，冲击矿压将直接产生：
①将煤岩动力抛向巷道；
②引起岩体的强烈震动；
③产生强烈声响；
④造成岩体的破断和裂缝扩展。
因此，冲击矿压具有如下明显的显现特征：
①突发性。冲击矿压一般没有明显的宏观前兆而突然发生，难于事先准确确定发生的时间、地点和强度。
②瞬时震动性。冲击矿压发生过程急剧而短暂，像爆炸一样伴有巨大的声响和强烈的震动，电机车等重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里．地面有地震感觉，但一般震动持续时间不超过几十秒。
③巨大破坏性。冲击矿压发生时，顶板可能有瞬间明显下沉，但一般并不冒落；有时底板突然开裂鼓起甚至接顶；常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出，堵塞巷道，破坏支架，从后果来看冲击矿压常常造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失。
1．1．2 冲击矿压的分类
根据应力状态、显现强度、发生的地点和位置的不同，冲击矿压有如下几种分类方法。
根据原岩(煤)体应力状态不同，冲击矿压可分为三类(如图1—2所示)：
(1)重力型冲击矿压。主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击矿压，如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击矿压属重力型。
(2)构造应力型冲击矿压。若构造应力远远超过岩层自重应力时，主要受构造应力的作用引起的冲击矿压，如北票和天池矿区发生的冲击矿压属于构造应力型。
(3)中间型或重力——构造型冲击矿压。它是受重力和构造应力的共同作用引起的冲击矿压。
根据冲击的显现强度，可分为四类：
(1)弹射。一些单个碎块从处于高压应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。
(2)矿震。它是煤、岩内部的冲击矿压，即深部的煤或岩体发生破坏。但煤、岩并不向已采空间抛出、只有片帮或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，同时产生煤尘。较弱的矿震称为微震，也称为“煤炮”。
(3)弱冲击。煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不是很大，对支架、机器和设备基本上没有损坏，围岩产生震动，一般震级在2.2级以下，伴有很大声响，产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。
(4)强冲击。部分煤或岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩震动。震级在2.3级以上，伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波。
另一种分类是根据震级强度和考虑抛出的煤量，可将冲击矿压压分三级：
(1)轻微冲击(1级)。抛出煤量在10t以下，震级在1级以下的冲击矿压。
(2)中等冲击(2级)。抛出煤量在l0~50 t，震级在1—2级的冲击矿压。
(3)强烈冲击(3级)。抛出煤量在50t以上，震级在2级以上的冲击矿压。
一般面波震级Ms＝1时，矿区附近居民可能有震感；Ms＝2时。对井上下有不同程度的破坏；Ms＝2.5时，地面建筑物将出现破坏现象。
根据发生的地点和位置冲击矿压可分为两大类。
(1)煤体冲击。发生在煤体内，根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。
(2)围岩冲击，发生在顶底板岩层内，根据位置有顶板冲击和底板冲击。
根据国内外的分类方法，我们认为，冲击矿压可以分为由采矿活动引起的采矿型冲击矿压和由构造活动引起的构造型冲击矿压。而采矿型冲击矿压可分为压力型、冲击型和冲击压力型。压力型冲击矿压是由于巷道周围煤体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放。冲击型冲击矿压是由于煤层顶底板厚岩层突然破断或位移引发的，它与震动脉冲地点有关。在某种程度上，构造型冲击矿压也可看作为冲击型。冲击压力型冲击矿压则介于上述两者之间，即当煤层受较大压力时，来自周围岩体内不大的冲击脉冲作用下发生的冲击矿压。
1.1.3 国际上对煤岩动力现象的分类
国际经贸委员会欧洲能源协会煤炭劳动分会基于冲击矿压的能量理论、煤与瓦斯突出的能量理论等．对煤矿发生的煤岩动力现象进行了分类；
(1) 据能量源对动力现象分类
主要将煤岩动力现象分为四类：即冲击矿压、瓦斯突出、煤和瓦斯突出以及与构造有关的动力现象(如图l—3所示)。
冲击矿压是由于聚积在煤岩体中的能量引发的动力现象。冲击矿压一般发生在处于极限应力状态的煤岩体中，其状态的变化速度超过应力松弛速度。
瓦斯喷出就是在钻孔或巷道揭露构造断层区域时，从裂缝或孔洞中突然喷出瓦斯而发生的动力现象。
煤与瓦斯突出是煤岩体和瓦斯的弹性能突然释放而引发的动力现象，意思是在压力作用下，破坏的煤层体随瓦斯一起喷出。
与岩体结构构造有关的动力现象包括除了上述动力现象外的一切由岩体震动的地震波引发的动力现象。具体地说，就是在危险区域，由于附加能量使岩体失去稳定而引发的冲击矿压和煤与瓦斯突出。地震波携带的能量比岩体本身破坏释放的能量多。因此，结构构造的震动可能引发大的灾害，而且这种灾害是非常强烈的，通常发生在本矿或相邻矿井处于多条平行巷道的时候，巷道或煤柱破坏的特征与通常的冲击矿压类似，但强度大。
含瓦斯煤层的动力现象通常具有上述几种类型的混合。区分哪种类型的动力现象，主要是看动力灾害后，是煤炭抛出，还是煤和瓦斯一起喷出。
(2)据强度对动力现象细分
表1—1介绍了根据巷道中记录的参数、确定的动力现象强度分类。
