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深部矿井的冲击地压危险性分析摘要：随着矿井开采深度的延深，发生冲击地压灾害的矿井显著增加。本文从冲击地压发生的原因出发，对冲击地压危险影响因素进行分析，进而对深部矿井开采冲击地压危险性进行分析。关键词：深部矿井；冲击地压；危险性分析我国矿井地质条件复杂，随着矿井开采深度的延深，发生冲击地压灾害的矿井显著增加。垂深达到400m以上时，冲击地压频繁发生，而且地震台常常监测到，震级达到里氏2—3级，破坏性严重。一、冲击地压发生原因1、煤层及其围岩具有冲击倾向性煤层及其围岩产生冲击或破坏的能力，即是其冲击倾向性。它是煤岩层固有力学属性，可以用指标进行度量。有强烈冲击倾向及中等冲击倾向的煤岩层统称为有冲击倾向的煤岩层。防治冲击地压的实践过程中，发现砂岩类累厚大或石灰岩等较坚硬的顶板冲击倾向较强，原因就是易形成大面积板块，不易弯曲折断，积聚大量变形能，导致回采面前方的弹性能巨大，爆发冲击地压时，弹性能猛烈释放，造成采场附近严重破坏。2、采场积聚着巨大的能量集中回采工作面，冲击地压多发生在工作面前方15-70m处，这属于回采面前方支承压力区，煤岩层积聚着巨大的弹性能，当其超过煤层承受的极限强度时，便产生冲击地压。当走向支承压力与倾斜支承压力叠加时，产生的冲击地压更为猛烈和频繁。富力煤矿(地表标高为+280m)，在-240m标高南部18—2层采煤面发生的冲击地压，即属于“T”，字型应力集中，加之分区煤柱附近有一个落差2.25m的断层，为重力型——构造型走向支承压力与倾向支承压力叠加而致的冲击地压。3、存在能量释放的空间采场煤体之中存在强大的弹性变形能，在其附近又存在一定的空间，当煤体达到极限承载强度以上可爆发冲击地压。如果没有释放能量的空间，强大的弹性变形能将随着采场的移动和受力条件的改变，可能逐渐缓解以致恢复到常压状态，积存的弹性变形能经过应力重组被煤休吸收或转化。掘巷多、巷道交叉处相互不垂直(有锐角)，切割量大的采煤方法(房柱式开采，刀柱式开采及短壁开采等)，爆发冲击地压的机会较多。长壁采煤而遇有断层、陷落柱等情况时，若在工作面前方支承压力高峰区掘巷，也会引起冲击地压，回采时在三面采空的孤岛区或半孤岛区也多发生冲击地压。两个长壁采煤工作面或采区间留有煤柱时，同时开采时在采面、掘进过程中爆发冲击地压机率较高，富力矿则是在这种情况发生了冲击地压。二、冲击地压危险影响因素分析发生冲击地压的地质因素归结起来主要有两个方面：开采深度和地质构造。1、开采深度从开采水平来看，开采深度在500m以下时，冲击危险性较小。开采深度在500～700m之间。冲击地压发生的危险程度随着采深的增加会逐渐上升,当矿井开采深度大于700m后,冲击危险性显著增加。2、地质构造冲击地压发生的过程是煤岩失稳破坏的过程，当煤岩体所受应力超过其强度极限且煤岩系统受到扰动时，煤岩系统会发生动态失稳，煤岩体内积聚的弹性能会突然释放，从而引起冲击。因此，一般来说，在应力越集中的地方越容易发生冲击地压，而地质构造则是应力集中程度较高的区域。（1）褶皱构造的影响褶皱构造是煤岩层在水平应力作用下形成的。因此，在褶皱区的向斜与背斜轴部是应力的集中区。当在向、背斜轴部附近进行采掘工作时，采动影响打破了煤岩体中的应力平衡，煤岩体在进行应力重新分配和调整的过程中会释放其储存的弹性变形能，进而引发冲击地压。（2）断裂构造的影响断裂构造引发冲击地压主要是指断层的影响。断层冲击主要表现为断盘沿断裂面的突然错动猛烈释放能量的过程。压性闭合性逆断层周围煤岩层中承受较高的残余构造应力，积聚有较高的能量，因此在采掘工作影响下会引起能量的猛烈释放和断裂面的突然错动。张性正断层尤其是倾角较大的陡倾正断层，其冲击主要表现为煤岩在剪应力作用下沿断。裂构造面的突然移动。因此，断层附近煤岩体的应力集中和易于移动性，往往使煤岩体具有潜在的冲击性、发生的瞬时性和移动的高速性，因而断层的断裂面和断裂交汇的区域常被称为冲击地压源。（3）地质异常区域的影响地质异常区域是指煤层厚度突然变化、分岔和尖灭处。这些区域是应力集中区，在煤岩体内储存有较高的残余构造应力，因而该区域易于发生冲击地压。如四川天池煤矿在局部地质异常区发生的冲击地压占70％，北京矿务局房山煤矿和门头沟煤矿发生在该条件下的冲击地压也占有很高的比例。三、深部矿井开采冲击地压危险性分析1、原岩应力变化随着开采深度增加，原岩应力也相应增加。（1）弹性极限平衡状态垂直应力：δ1=ｒH侧向应力：δ2=δ3=rδ1=λｒH式中:H——开采深度；λ——侧向压力系数；r——上覆岩层平均容重。上式中垂直、侧向应力均随开采深度增加呈线性增加，开采深度至-850m时δ1=24Mpa，δ2=δ3=12MPa。（2）静水压力状态随着开采深度增加，深部煤岩体可能进入塑性状态，则其应力水平为：δ1=δ