同家梁矿自80年代以来在不同煤层和不同盘区都发生了冲击压力现象。掘进工作面和回采工作面均有发生。尤以11^#311盘区回采工作面发生较多而且危害较大。通过分析认为主要是由采掘所形成的支承压力叠加而造成。此类冲击压力是两硬条件下冲击地压的特殊形式，通过“支”、“放”、“卸”相结合的综合防治措施，完全可以消除或降低冲击压力的频率，减弱冲击压力的强度，减少所造成的破坏程度。

1、矿井概况：

      同家梁矿是一个有60多年开采历史的老矿，开采煤层为侏罗系大同组，主要开采11#、12#和14#层，年产300万吨，井田位于大同煤田向斜轴部的东南部。为近水平煤层，煤层厚1.7～3.6m， 层间距8～27m。煤层结构简单， 开采埋深300～400m。80年代以来均为综合机械化长臂大冒顶开采方法，工作面倾斜长150m左右，间隔煤柱15～20m。采用盘区前进式，双翼开采方式。顶板结构一般无伪顶，直接顶为粉细砂岩互层，厚2.5～5.5m， 普氏硬度系数F=9～16， 老顶为中粗砂岩， 厚6～10m， 普氏硬度系数F=6～12， 煤层硬度F=3～4。一般采取强制放顶管理老塘顶板，初次和周期来压均显现强烈，来压步距16～34m，来压强度系数1.3～1.8。

2、11^#311盘区临空巷道的冲击压力的发生

      此区域为典型的煤层与顶板的两硬条件，也是发生冲击压力最频繁且破坏性最大的盘区。（见图一）

煤层稳定，结构简单，煤厚2.6～3.80m。直接顶粉细砂岩， 厚2.5～4.5m，老顶为细砂岩及中粒砂岩， 厚度大于8m。2000年12月3日，当11#81116工作面推进到260m时运料巷突然发生了强烈的冲击地压，伴随着巨大声响，煤尘飞扬，震感强烈。煤从巷道两帮抛出，底板鼓起，临空侧严重于工作面侧。51.6m的巷道严重堵

图1   11#层311盘区采掘平面图(阴影部分发生冲击地压区域)

塞， 上部只有0.5～0.7m的间隙， (见图2、图3)， 巷道底鼓0.6～1.2m， 破坏范围达120m。巷道两帮炸帮达1.5～2.0m。巷宽由原来的3.40m扩展至5.5～7.5m，而且顶板和煤层间仍有间隙，用直尺可以插入0.4～1.1m。支护破坏，但除零皮外， 顶板完整无损， 冲击煤量有500多吨。工作面尾部40m，工作面煤壁有煤尘喷出和煤块弹射，底板有1～2cm的地板裂缝，从尾部算第26个支架处铲煤的工人被弹起摔下。距此处直线距离1500m的11#81015工作面亦有震感。这就是两硬条件下冲击地压的特殊表现形式。距此次来压又推进7m，发生了第二次冲击，其状况较第一次轻。距需二次来压又推进9m，又发生了第三次大的冲击压力，显现状态略轻于第一次。距第三次来压又推进12m，又发生第四次大的冲击压力，其强度和破坏程度比第一次严重。此后每推进22～50m就发生不同程度的冲击压力。工作面的煤爆是不断发生。经过分析研究，采取综合措施后，逐步减轻了破坏程度。本工作面共发生大的冲击压力13次，盘区内发生30多次，（治理后减轻的不计在内）。

三、冲击压力事故的特征：

1、主要是煤层冲击， 以突然、急剧、猛烈的破坏形式抛出煤体，底鼓严重，而顶板未受破坏。

2、强度大，破坏程度大，冲击煤量200～500吨；

3、主要发生在临空顺槽与工作面交接处向外60m；

4、一般和采动同步或稍滞后发生，由采动诱发；

5、基本没有预兆，难于事前准确确定发生的时间地点和强度。

6、埋藏深度并不大，只有300m左右；

7、顶板瞬时下沉后有回弹；

8、近距煤层群各层发生冲击地压主要以上层煤为主，发生的频率，强度，自上而下逐渐减少，逐步降低；

9、3.0m以上  厚煤层的冲击倾向大于2.0m及以下煤层。

四、成因分析：

      我矿开采煤层均为细砂岩和中粗砂岩顶板，岩石坚硬，整体性强，一般采取强制放顶措施，但限于生产技术条件，一般处理冒落高度在4～5m左右，即处理了坚硬的直接顶的下位岩层。而10m厚老顶没有很好处理，因而在煤柱内和煤壁内形成了较大的支承压力；相邻面老塘受煤柱支承，仍留有大的三角悬板，相邻煤柱也较宽（20m），这就使临空巷两侧煤柱的高应力和回采过程中的超前压力，三向应力状态下形成复杂的应力叠加条件，便在一定范围内高度集中有大量的弹性能，暂处于亚稳状态。当达一定极限时，生产过程的割煤、放炮和老顶大面积折断，就诱发了弹性变性能的瞬时释放，产生了突然、急剧、猛烈的破坏为特征的冲击动力现象。由于顶板坚硬完整，煤体相对较弱，就形成以煤体抛出、位移，煤块弹射而顶板未受破坏的表现形式。

所以，经过观察、分析、研究认为，我矿形成冲击压力的条件主要是：

1、具有一定厚度的坚硬顶板条件；

2、相邻已采工作面在煤柱侧留有三角悬板；

3、煤体较硬F=3～4，煤柱较宽20m，有形成支承压力带的条件；

4、煤层厚度大于2.5m；

5、上层没有采空；

6、采掘部署和工作面设计不尽合理；

7、老顶断裂瞬间出现的动力载荷，有向工作面前方传递的条件；煤岩体不仅是载荷体，也是传递应力的介质体；

8、半径30m范围无断裂构造；$Page_Split$

五、结论及综合防治措施：

      通过分析冲击压力的成因和研究其表现形态，认为我矿发生的冲击压力是采动重力型的冲击地压。不管是割煤诱发的或是老塘顶板断裂的动力载荷诱发的，特征有所不同，但均为采动重力型。虽然在相同的地质条件下和开采技术条件下，有些区域发生，有些区域则不发生，破坏也不尽相同，说明其煤岩体的物理，力学特性不同，承载岩体的面积和载荷亦不同，采动所造成的弹性能积聚就不同，表现形式就不同。硬煤层中留设宽大的煤柱是产生应力高度集中的温床；临空三角悬板是形成大量弹性能的很好条件；老塘悬板断裂加载是释放弹性能的诱发因素。所以有目的地研究我矿发生冲击地压的机理，搞清发生的原因，确定危险波及的范围，采取综合的防治措施，是完全可以减少发生的频率，减弱发生的猛度，降低冲击的强度和限制破坏的程度，把冲击性压力的发生限制到最小的程度。我矿经过几次经验总结，采取“支”、“放”、“卸”等综合的防治措施有效地治理有重大危害性的冲击压力，除第一面发生13次外，其它4个面仅发生不到20次。而且除11^#81116面的前四次未采取切实可行的有效措施，后来经过治理后，逐步限制到了最小的破坏程度。并安全采出煤炭310万吨，采出面积840000m²，没有发生一起伤亡事故，也没有发生一起影响生产的顶板事故。

支：保证工作面支架的完好性能并达到初撑力，强有力地支撑工作面顶板，严防切顶线前移。工作面炸帮较大时及时支贴帮单体柱。为增加对巷道顶板的支护强度，在临空煤柱侧每间隔1m支设一组丛柱，每组三根，光头不带帽。并在丛柱间加支一根带帽木点柱，而且要在里侧挂网。工作面侧的丛柱间距2m，丛柱间也支带帽木点柱一根，超前支护范围不小于150m。见图4-1。两端头支设丛柱，并架设6m双梁迈步走向抬棚。放：针对顶板特性，强化放顶工作。我们制定了工作面浅孔和两顺槽深孔爆破相结合的放顶方案。工作面浅孔是破坏直接顶，眼距6～9m，眼深6m，仰角65°，装药6～8Kg，分台阶放顶。当炮眼口距切顶线0.6m时引爆。深孔如图4-2、图4-3所示布置，分别在工作面头尾布置炮孔，破坏老顶在煤柱侧的悬顶。在临空巷深孔爆破是为了断顶，以降弱老顶的传递支承压力，皮带巷深孔爆破是提前破坏煤柱侧的三角悬板，防止给下一工作面在煤柱里积聚支承压力。提前100m打眼，距工作面3.0m时引爆。双眼扇形布孔，眼深24m， 装药30Kg， 眼距20m。卸：在临空巷两帮煤体打卸压孔并爆破卸压。如图4-2、图4-2布置。提前100m打卸压孔（50m范围内卡钻杆无法打）。分两段装药，每段装药200g，随装随引爆。予爆破是在不破坏煤柱整体结构的情况下，人为地增加和扩大煤体裂隙，从而使积聚在煤体中的弹性能得以逐步缓慢释放，降低冲击能量，减缓冲击地压的形成条件。除此，我们还研究了煤层注水以增加塑性；在临空巷破坏临面老塘三角悬板的方案；调整采掘部署和工作面设计等方案。但限于各种因素及条件没有实施。但仅通过上述综合防治措施后，冲击地压的频率明显减少，冲击强度显著减弱，基本消除了对生产的危害。虽然增加了支护，卸压和放顶的成本，但经济效益和社会效益显著。可以说，我矿近几年能够安全稳产，主要得益于11#311盘区（主采盘区）冲击地压的有效防治。

参  考  文  献

1 矿山坚硬岩体控制讨论会论文集    1991.8

2 煤矿开采冲击矿压灾害防治        窦林名   2005.3