冲击地压培训考试题库（精选3篇）
6月25日至26日，我有幸参加了国家煤监局在**举办的第一期《防治煤矿冲击地压细则》研讨培训班。作为一名普通监察员，我倍加珍惜这次难得的学习机会。整个培训时间虽短，学到的知识却使我受益匪浅，深受启发。
随着我国煤矿开采深度的增加和开采强度的增大，冲击地压灾害已成为制约煤炭资源安全高效开采的主要威胁。《细则》的出台对进一步规范和细化冲击地压防治工作，有效遏制和防范重大冲击地压事故具有十分重要的意义。这次培训班邀请了《细则》编写专家组潘一山、齐庆新、窦林名、陈学华四位教授亲自授课。专家们围绕冲击地压发生理论，冲击地压预测、监测、防治、防护，冲击地压防治队伍组织、建设等内容详细解读了《细则》中的重点条款。培训第二天，下井现场考察了老虎台煤矿冲击地压防治工作。通过此次培训、考察，结合工作实际，我有四点体会：
一、辖区矿井开采深度不断增加，部分矿井压力显现愈发明显，巷道变形严重，煤炮时有发生，按照专家讲解存在此类情形的煤层（岩层）有很大的可能存在冲击倾向性，应根据《细则》第十条，督促企业进行煤层（岩层）冲击倾向性鉴定，对开采有冲击倾向性的煤层，必须进行冲击危险性评价，按要求报送鉴定和评价结果。倘若真存在冲击地压矿井，该“带帽”的必须“带帽”，严格落实冲击地压矿井各项防冲措施并进行效果检验，检验不合格的严禁采掘作业。
二、高度重视开拓布局，重视源头治理。不合理的煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤工艺、推进速度等因素极易导致应力叠加，造成冲击地压矿井的先天不足，此时采取再多的防治措施也难以避免矿震频发，冲击危险性加大这一现实，甚至可能导致经鉴定不存在冲击危险性的矿井发生冲击地压事故，这已有先例。另一方面科学的布局从很大程度上可以取代防冲措施。
三、明确了孤岛煤柱开采时的防冲要求。《细则》第三十七条明确了“无冲击地压煤层中的三面或者四面被采空区所包围的区域开采或回收煤柱时，必须进行冲击危险性评价、制定防冲措施，并组织专家论证后方可开采。”这对我们监察人员提出了新的课题，辖区部分矿井存在残采复采回收煤柱等情况，我们应该在《细则》实施前中对新规定的防冲要求宣贯到位，实施后监察到位，充分认识到孤岛煤柱开采的危险性。
关键词：冲击地压 防治 灾害治理 措施
摘要：本文在分析华丰矿区地质开采环境特征的基础上，探讨了冲击地压形成的内外因和内在斑裂产生的机理。建立健全了灾害预测防治体系，提出了开采解放层、煤层注水、爆破卸压等治理防护措施。
0 引言
冲击地压是采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。其显现强度特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象;其发生突然剧烈，冲击波力量巨大，瞬间摧毁巷道、采煤工作面和设备，伤击人员。据统计，山东省从至3月份，先后有13处煤矿发生冲击地压灾害，发生破坏性冲击地压353次，死亡28人，重伤65人，摧毁巷道8 000余米。
新汶矿业集团华丰煤矿是一个具有水、火、瓦斯、煤尘、冲击地压等多种自然灾害的老矿井，开采历史长，生产条件较为复杂。随着生产水平的下移，第5水平(-1 100m水平)是目前的主要生产水平，矿井地面表高+130m，回采工作面采深达1 140m，开拓深度达1 200余米。矿井煤岩层为单一倾伏向斜构造，地层走向由NW―NNE渐变为NE―E，倾向由E变为N及NW，倾角32°~35°。华丰煤矿首次冲击地压发生在1992年3月8日2406(1)工作面上平巷，标高为-538m。首次冲击以来共发生0.5级以上冲击地压28000余次，1.0级以上冲击地压2900余次，1.5级以上冲击地压490余次， >2.0级以上的7次，最大震级2.9级。其中共发生破坏性冲击地压107次，造成工作面停产11次，累计造成41人重伤， 7人死亡，摧毁巷道2 000余米，平均顶底板移进1. 2m，两帮移进0.8m，摧毁巷道500余米，断面收缩率75%以上，其中大部分顶底板闭合，需要停产大修;累计破坏工作面长度400余米，平均底鼓1.1m，煤壁向老空区移进0.5m，共损坏单体液支柱407根，铰接顶梁503根，严重损坏了多台设备、设施及多道通防设施，累计造成直接经济损失850万元。因此，加强煤矿冲击地压灾害的预防与治理工作是煤矿安全生产工作当中急需解决的重大问题。
1 冲击地压发生的原因
冲击地压发生原因有内因、外因2种因素：内因包括煤层本身的物理属性、煤层原岩应力状态;外因包括采深、采动集中应力(主要为超前支承压力、煤柱集中应力等)、放炮诱发等。
1.1 冲击地压发生的内因
(1)煤层具有冲击倾向性
冲击地压的发生与煤岩体物理力学性质有直接关系。煤炭科学研究总院北京开采研究所对华丰煤矿4层煤冲击倾向性试验结果表明，华丰煤矿4层煤具有强烈冲击倾向性，其直接顶具有中等冲击倾向性[1]。
(2)砾岩活动是发生冲击地压的主要力源
华丰煤矿4层煤上方基本顶为70余米厚的砂岩层，随着工作面的推进周期性跨落;其上为40余米厚的红土层，随基本顶的跨落而弯曲下沉;再上部为500~800 m的巨厚砾岩层，砾岩层完整性较强，抗压及抗拉强度均较大，采后不易冒落下沉，导致砾岩层与红土层之间产生离层空间。随着采空面积的加大，巨厚砾岩层形成板状悬空岩梁，砾岩层原来的应力状态发生改变，从而增加了未采4层煤的应力水平。当板状砾岩层悬露面积达到一定程度后，开始缓慢下沉并周期性断裂跨落，砾岩层的断裂跨落对下部的煤岩体产生冲击载荷，从而加剧了4层煤工作面煤体的应力集中程度，导致4层煤工作面冲击危险增强，因此，巨厚砾岩层是发生冲击地压的主要力源。
1.2 冲击地压发生外因
(1)采深大应力高
华丰煤矿首次冲击地压发生在-538 m水平，垂深为668 m，即冲击地压发生临界深度为668m，开采大于该深度就有可能发生冲击地压。目前矿井最大开采深度为1 230m， 4层煤工作面开采深度已达970m，已远远超过该深度。随着4层煤工作面采深的加大，自重应力已超过4层煤的抗压强度，较高的原岩应力易使煤体产生应力集中而破坏。
(2)煤柱集中应力的影响
为满足煤层防火的要求，相邻采区之间和上下阶段之间留有采区和阶段隔离煤柱，现场实测和数值计算结果表明， 4层煤柱应力集中峰值范围为7~12m，当煤柱尺寸>12 m后，在煤柱内部将产生叠加应力，从而为煤柱冲击提供了基础应力条件。
(3)工作面采动集中应力和周期来压的影响
观测结果表明， 4层煤工作面超前支承压力集中范围为5~35m，应力集中系数为2. 5，但上方砾岩层的超前压力影响范围达120m。因此， 4层煤工作面采动集中应力对工作面影响较为明显。4层煤分层开采时上分层工作面周期来压强度最大达510 kn/m2，来压较为强烈。据不完全统计， 4层煤冲击地压83%发生在顶板来压期间，且对工作面超前压力影响范围破坏最为严重。
(4)工作面推采速度的影响
回采工作面推采过大后，工作面煤体集中应力得不到及时释放，容易造成应力集中，因此工作面推采速度也是影响冲击地压发生的因素之一。
(5)放炮诱发
回采工作面放炮容易造成煤岩体能量释放，因此工作面放炮是诱发冲击地压的主要工序，据统计，华丰煤矿放炮诱发冲击地压占75%以上。
2 冲击地压灾害预测预报及治理
2.1 冲击地压灾害预测方法
(1)经验类比法
经验类比法是预测采区或工作面冲击危险程度和区域的常用方法。工作面开采或巷道掘进前，利用经验类比法对工作面进行冲击危险程度划分，采空区边缘、断层附近、煤柱区等均为冲击危险程度相对较高的部位，应优先进行防冲治理。
(2)煤粉监测法
煤粉监测是操作方便、效果明显的一种冲击危险监测措施。监测方法：使用MSZ 12电煤钻、42套节麻花钎子配42钻头打眼，从孔口开始每米收集1次煤粉，并用弹簧秤称其重量记录在记录表上，每打完1个孔，必须立即将结果填入记录表，当监测煤粉量超过危险煤粉量时，预报有冲击危险。再利用电磁辐射法进行校核监测，当两种监测手段均有冲击危险时，应及时实施卸压爆破，炮后再打1~2个煤粉监测孔，校验卸压效果，如不能消除冲击危险，必须继续实施卸压爆破，直至消除冲击危险。
(3)电磁辐射监测法
电磁辐射监测是近几年由中国矿业大学发展研究的`一种新型冲击危险监测方法，利用KBD 5型流动电磁辐射仪和KBD 7电磁辐射监测系统对工作面进行电磁辐射监测。操作简便，实用性较强。
(4)工作面矿压监测法
每班对上、下平巷超前支柱进行阻力监测，找出工作面超前支承压力影响范围及应力集中系数，确定超前支护距离及方式。根据阻力大小预报工作面顶板来压及应力集中区域。在工作面中部布置2个测区，测区间距20m，每个测区包括2个支架，重点对工作面支架阻力进行循环监测，然后画出监测曲线，预测工作面顶板来压情况，结合其他监测手段预报工作面冲击危险度。同时对每个支架都安设自动测压表，一方面可以对支架初撑力进行监控，另一方面可以对工作面顶板来压情况进行全面预报分析。
(5)微震监测法
利用短周期地震仪监测记录0. 5级以上冲击发生的次数及冲击地压释放的能量。利用此趋势预测预报近期冲击地压发生的趋势及应力释放情况。在定位系统建成之前，采用现在的地震仪现行监测①。
(6)钻孔应力计监测法
在工作面上、下平巷超前100 m均匀埋设钻孔应力计，对巷道煤体应力变化情况进行监测。钻孔应力计设在上平巷下帮、下平巷上帮，孔口距底板0. 5m，沿煤层倾角布置，孔距20 m，孔深10 m。每小班监测2次，画出每台应力计的监测结果，找出应力集中地点及集中范围，配合其他手段实现工作面冲击危险的准确预报①。
2.2 冲击地压灾害治理
(1)开采解放层
为从根本上治理冲击地压，华丰煤矿实施了开采解放层方案，首先开采弱冲击倾向且没有出现冲击地压现象的6层煤，然后在解放范围内开采4层煤。研究结果表明，在保护角内4层煤顶底板围岩应力得到较大范围和幅度的降低，直接底、直接顶、基本顶应力降低幅度约35%。实施解放层开采后，冲击现象明显降低。
(2)合理开采
各煤层、水平、阶段、采区应按合理顺序开采，避免相向回采和形成孤岛煤柱。采用长壁开采方法，冒落法管理顶板。厚层坚硬砂岩顶板大面积悬顶时，应进行强行放顶。采用无煤柱护巷，尽量不留煤柱，少掘巷道。开拓巷道及永久峒室，应布置在岩层或无冲击地压危险的煤层中。
(3)煤层注水
有冲击倾向的工作面开采前进行超前注水可以提前改善煤层结构，降低煤体的冲击倾向性，是一种主动治理措施[2]。
(4)爆破卸压
工作面开采期间，可对工作面煤体进行超前松动爆破和卸压爆破。松动爆破是一种超前治理措施，卸压爆破是一种被动卸压治理措施，当监测到有冲击危险后，应立即实施卸压爆破。卸压孔深7~10m，孔间距不>5 m，每次引爆4~5个卸压孔，以提高卸压效果。另外，还可在切眼掘进期间应用过大钻孔卸压措施;在煤柱集中应力区应用巷道卸压等措施。
参考文献：
[1] 郭惟嘉，沈光寒，闰强刚.华丰煤矿采动覆岩移动变形与治理的研究[J].山东矿业学院学报， 1995， 12(4)： 359 364.
采矿工程
摘要：总结和论述了近几十年来国内外在研究煤岩体系发生冲击地压理论方面的进展，冲击地压发生的主要因素和特点，探讨了在冲击机理方面研究的趋势，并对国内外现今所采用的预测和防治措施进行了分析，并提出了防治的方法，展望了今后在预测预报工作和防治措施研究及实践方面的发展方向。
关键词：冲击地压
岩石力学
预测预报
强度
刚度
能量
引 言
煤矿冲击地压 是指在一定条件的高地应力作用下，井巷或回采工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象，常伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。对国内外煤矿冲击地压灾害及其理论研究现状的评述
1.1 国内外煤矿冲击地压灾害评述
煤矿冲击地压和岩爆是一个世界性的灾害现象。从1738 年英国的南史塔福煤田发生世界上第一次冲击地压以来，已有260 年的历史了。其间在世界上发生冲击地压的国家除我国外，还有英国、波兰、法国、德国、俄罗斯、乌克兰、南非、美国、日本等23 个国家和地区。
我国最早记录的冲击地压是1933 年在抚顺胜利矿发生的。从1933～1996 年的60 多年间，全国共有36 个矿井累计发生过4 000 余次破坏性的冲击地压，造成400 多人死亡，200多人受重伤，破坏巷道20 km 之多，其经济损失十分严重。
1.2 冲击地压理论研究现状的评述
南非于1915 年就建立了南非矿山冲击委员会，对煤和金属矿的冲击地压进行研究。西德于20 世纪50 年代初就开始冲击地压的研究工作，并且成功地采用了钻孔卸压措施来防治煤矿井下发生的冲击地压[。前苏联的全苏矿山测量科学研究院也制定了《有冲击地压危险煤层的矿井的采矿工程施工安全规程》。在美国主要采用的方法有煤层掏槽、钻孔卸压、卸压爆破和煤层注水等。
我国对冲击地压的研究是从60 年代才开始的，主要是由一些有严重冲击地压的局矿在生产实践中加以探索。第一次比较系统地进行煤矿冲击地压的研究工作是由重庆大学和煤科总院重庆分院于1978 年在天池煤矿进行的[ 6]。全国性的煤矿冲击地压调研工作于1985年完成。此后，煤炭部于1987 年颁布实施由煤科院北京开采所和阜新矿业学院联合起草的我国第一部《冲击地压煤层安全开采暂行规定》[ 11]。通过广大科技工作者和研究人员的共同努力，已使我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展，其中煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面已达到国际先进水平。对煤、岩体冲击地压和岩爆机理的研究，国内外曾提出了多种理论。按现代力学观点来看，主要有以下几种: 1.2.1 刚度理论
Cook 和Hodgeim 于60 年代提出当煤岩体受力屈服后的刚度ûKRû大于顶底板和支架的刚度ûKCû时，便发生冲击地压[ 12]。而当ûKRû< ûKCû时，煤岩体处于稳定状态，不发生任何冲击动力现象。1.2.2 强度理论
强度理论是由G.Br•ener 提出的。该理论认为煤体处于顶底板的夹持之中，夹持特性决定了煤-围岩体系的力学特性。当煤体和围岩的交界处达到极限平衡条件时，煤体便失稳 而发生冲击地压。1.2.3 能量理论
Cook 等人在60 年代对南非15 年来冲击地压的防治情况总结后指出: 当煤-围岩体系在其力学平衡状态遭破坏其所释放出的能量大于所消耗的能量时，就发生冲击地压。随后Dunk House 给出了能量平衡的方程式，佩图霍夫对产生冲击地压的能量结构作了分析。1.2.4 冲击倾向理论
针对不同的煤层，其发生冲击地压的强弱程度各不相同这一事实。国内外提出了煤、岩体的冲击倾向理论。该理论认为当煤岩体的冲击倾向度KE 大于它的临界值KC时，便发生冲击地压。国内外已提出的以衡量煤岩体冲击倾向指标概括起来主要表现在煤岩体的能量、破坏时间、变形大小和刚度四个方面:能量指标: 弹性变形(应变)能指标WET;冲击能指标WCF;有效冲击能指标GE;弹性能量指标P ES;时间指标: 动态破坏时间△T;形变指标: 弹性变形指标DE;刚度指标: 脆性系数KB;刚度比指标KCF.1.2.5 “三准则”理论
该理论是我国学者在总结了强度理论、能量理论和冲击倾向理论之后所提出来的[ 1，7，8]。其基本观点是将上述三种理论结合起来，并且认为强度准则是煤岩体的破坏准则，而能量准则和冲击倾向准则是煤岩体突然破坏准则，只有当三个准则同时满足时，才能发生冲击地压。1.2.6 变形系统失稳理论
煤岩体变形系统失稳理论提出了煤岩体系统发生冲击地压的失稳判据，即[ 6，9，19]DP = 0和D2P < 0(1)式中 P—— 煤岩系统的总势能泛函;DP—— 总势能泛函P 的变分。它揭示了冲击地压是由于采掘空间中煤岩体结构稳定性不够而发生的失稳破坏过程。1.2.7 突变理论
煤岩体的突变理论是从1972 年Thom 创立的突变论(Catastrophe T heor y)而发展起来的一种较新的理论[ 19～21]。该理论主要从建立煤岩体的尖点突变模型(Cusp model)出发，对影响煤岩体的主要控制因素，即顶底板压力、刚度和煤岩的损伤扩展耗散能量的定量分析，来定性地解释发生冲击地压的机理。
1.2.8 分形理论
该理论是利用分形几何学(Fractal Geometry)的方法来研究冲击地压发生的机理和预测预报手段，主要对冲击地压和岩爆的分形特征及微震活动的时空变化的分形特征进行了试验研究[ 22，23]。这一理论目前的主要研究成果是，在冲击地压和岩爆发生前，微震活动均匀地分布在高应力区，这时分形维数值较高，而临近冲击地压发生时，微震活动集聚，其分形维数值较低，也即分形维数值随岩石微断裂的增多而减小，最低的分形维数值则出现在临近冲击地压发生时。1.2.9 “三因素”理论
冲击地压的“三因素”理论[ 1，24] 认为冲击地压发生的过程是煤岩地层受力的瞬间粘滑过程，是煤岩层满足剪切强度准则以突然滑动并在滑动过程中伴随着动能释放的动力过程。由此而得到了“三因素”机理模型，即内在因素(煤岩的冲击倾向性)、力源因素(高度的应力集中或高变形能的贮存与外部的动态扰动)和结构因素(具有软弱结构面和易于引起突变滑动的层状介面)是导致冲击地压发生的最主要因素。冲击地压发生的主要因素和特点
2.1 冲击地压的分类及显现特性
煤矿冲击地压是承受高压的脆性煤体极限平衡状态被破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象。按产生冲击地压的力源划分，冲击地压可分为动型、构造应力型和动构造应力并有的中间型三类按矿体变形破坏范围的大小划分，冲击地压可分为局部崩落和大面积爆发两类按冲击地压发生的地点划分，又可分为巷道冲击地压和工作面冲击地压。冲击地压的特征是煤壁抛射性塌落，顶板下沉或底板撇裂，板炮频繁，煤体移动，弹性振动，设备震搬，煤尘飞扬，无明显预兆突然爆发，伴有巨大响声和地震，冲击**引起构筑物损坏，易于出现较大损失和伤亡。
2.2 发生冲击地压的地质及开采条件
据不完全统计，发生过冲击地压的除我局权台矿、三河尖矿外，其他局还有唐山矿，抚顺胜利矿，枣庄陶庄矿，京西门头沟矿、城子矿和房山矿，大同挖金湾矿、马脊梁矿，四川天池矿等。上述各矿冲击地压的特点是煤质较坚硬，矿体围岩厚而坚硬，开采深度较大采煤方法多数是沿倾斜推长壁、型、漏斗和房柱法等，少数是沿走向推进的长壁、短壁和刀柱法等采空区处理方法多数是垮落法和多水平分区开拓。总之，动型冲击地压发生的一般条件是采深大、矿体硬、围岩厚而坚硬、留有煤柱的不完全开采。构造型冲击地压发生的一般条件是井田次一级向、背斜构造应力集中地带，当采掘接近大断裂向、背斜轴附近，常常会出现强度较大的冲击地压。2.3 冲击地压发生的地点及影响范围
冲击地压多发生在采煤工作面的材料道、地质构造带，残留岛形或半岛形煤柱、三面采空的孤立采面、支承压力升高区内。在煤壁前方130m、煤壁后方40m、煤层下限60m的范围内，是冲击地压多发地点。如我局三河尖矿发生的6次冲击地压，第一次在7110材料道距联络巷口35~65处，第二次在7110材料道距煤壁10~35处，第三次在7110材料道距煤壁0~70m处，第四次在7110材料道距煤壁15~40m处，第五次在7125面材料道距煤壁0~80m处，第六次在7125面材料道距煤壁45~65m处。2.4
冲击地压产生的因素
影响冲击地压发生的地质因素有煤层本身具有冲击危险煤层顶板坚硬煤层底板强度较高开采深度较大地质构造复杂。影响冲击地压发生的开采技术因素有采煤方法、采掘程序、顶板管理、煤柱大小、放炮等。2.5 选取防治冲击地压措施的原则
在掌握冲击地压显现特征，发生冲击地压条件的前提下，按照冲击地压发生的地点、影响范围及冲击地压产生的原因，对症下药，采取有效措施，借以减缓或防止冲击地压。但是，不同地方用同一技术措施的做法和效果不尽相同。因此，只要掌握了各种技术措施的服务对象，根据具体条件，因地制宜地选取即可。一般说来，选取防治冲击地压技术措施的原则有3条：
2.5.1 改变煤岩物理力学性质
目的在于减少煤岩弹性压缩势能的积聚，提高煤岩塑性变形能力，降低煤岩的脆性，减缓弹性能量的释放速度。具体措施有向煤体内进行高压注水，打卸压钻孔放震动炮开保护层等。2.5.2 遥免或减少采掘空间围宕内的应力集中
目的在于减轻冲击地压破坏程度，具体的措施有适当掌握采面开采强度，降低集中应力系数加大巷道断面和支架可缩性，减少冲击地压所引起的巷道围岩变形破坏加强巷道底板控制，减缓巷道底鼓严格执行放炮安全措施，防止放炮诱出冲击地压而危及人身安全。2.5.3加强矿压观测
提前预报有冲击地压危险的地段提前测出有冲击地压危险的地段，其方法有微震监测、地音监测、钻屑煤粉法及巷道变形量的观测等。对冲击地压理论研究的展望
冲击地压理论冲击地压作为岩石力学中的复杂疑难问题之一，是国内外许多岩石力学工作者的重要研究内容，特别是冲击地压发生机理问题，更是过去几十年来国内外有关专家与学者共同关注的焦点。我国从60 年代才开始对冲击地压进行研究，主要是由一些有严重冲击地压的局矿在生产实践中加以探索。近年来通过广大科技工作者和研究人员的共同努力，我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展，其中煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面已达到国际先进水平。
由于冲击地压问题的复杂性，冲击地压发生机理的研究进展仍比较缓慢，人们对冲击地压理论的认识经历了强度理论到刚度理论、能量理论、冲击倾向性理论，近十年又创立了“三准则”理论和变形系统失稳理论。
强度理论认为井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破坏，形成冲击矿压(发生条件由应力与强度比值决定)。
刚度理论是由Cook 等人由刚性试验机理论得到的，该理论认为矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷系统(围岩)的刚度是产生冲击矿压的必要条件。刚度理论在矿柱冲击情况下较为适用，对于巷道或采场等其它冲击情况较难应用，对于如何确定矿体的刚度也是一个难题。
能量理论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理论认为岩体--围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。能量理论只说明了岩体-围岩系统在力学平衡状态时，释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是围岩释放能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。
冲击倾向性理论认为当煤岩体的冲击倾向度KE 大于它的临界值KC 时，便发生冲击地压。煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件。但冲击是否会发生还与采掘、地质条件相关。岩爆的发生与周围环境密切相关，实验室测定的冲击倾向指标难于全面代表各种地质因素条件下岩爆特征。
“三准则”理论该理论是我国学者在总结了强度理论、能量理论和冲击倾向理论之后所提出来的。其基本观点是将上述三种理论结合起来，并且认为强度准则是煤岩体的破坏准则，而能量准则和冲击倾向准则是煤岩体突然破坏准则，只有当三个准则同时满足时，才能发生冲击地压。
失稳理论是从数学上的稳定性理论出发，研究系统稳定准则。该理论认为岩爆发生前是一个准静态过程，而岩爆是一个平衡状态失稳转化为另一个平衡状态的动力失稳过程。当岩体处于非稳定的平衡状态时，遇到外界有微小的扰动，岩体就可能发生失稳，从而在瞬间释放大量能量，这些能量促使岩体从静态变为动态，于是发生急剧、猛烈的破坏。
传统的力学方法通常假定材料是连续的，不存在任何缺陷或裂纹，因此现有的应力强度理论与破坏准则大多很难有效地分析岩石这种复杂的强度变化与整体破坏行为。
损伤岩石力学与传统的岩石力学相比，最主要的在于将以岩石强度为核心转为以损伤演化过程为中心，使岩石强度理论的研究逐渐由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展。损伤力学是一门新兴的学科，其研究体系还不够完善，研究内容还研究仍限定在单轴或三轴拉压、蠕变、疲劳等一些特定条件下的损伤演化，局限于对各种力学现象的分别研究。
余寿文，冯西桥提出了基于微裂纹扩展区的概念来描述岩石类材料的损伤状态。奚正志，周占波，陈洪从岩石断裂和损伤力学角度以及细观角度对岩石的断裂和损伤理论的研究现状进行了综述分析，指出岩石强度理论的研究由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展。中国矿业大学的谢和平，彭瑞东，周宏伟，鞠杨总结了基于断裂力学与损伤力学的岩石强度理论研究进展。
刘红岩，王根旺，刘国振从损伤变量定义的方法入手，讨论了基于宏微观理论的损伤变量定义方法及其相应的损伤模型。通过对这两类定义方法的优缺点进行讨论后指出，宏微观结合的损伤变量定义方法是以后损伤变量定义的最佳方法及岩石爆破损伤理论模型的发展趋势。中国矿业大学秦跃平等对岩石损伤力学模型进行了分析研究，提出了岩石准静态损伤过程；提出了两条基本假定：在极慢速度加载过程中，损伤与外界所做的功成正比：损伤的速率和内平衡状态下的损伤与实际损伤之差成正比；通过实验较为方便的确定了无因次化数学模型三个材料常数，使岩石力学模型更为简便。
应该说，随着现代数学、力学理论如断裂力学、突变、分形、分叉（岔）、混沌等的发展，使冲击地压问题的理论研究取得了一定的进展，但这还只是刚刚开始，新的理论体系尚未形成。
预测预报目前冲击地压的预测与防治仍是采矿工程中尚未解决的世界性难题之一，其主要原因在于冲击矿压发生机理的复杂性。
预测预报方法主要有：综合指数法（危险程度分析与早期预报）、钻屑法（局部监测方法）、微震法（区域性监测方法）、地音法即声发射法（局部监测预报方法）、电磁辐射（局部监测预报方法）。
由于冲击地压的随机性和突发性，破坏形式的多样性，单凭一种方法预测是不可靠的，必须结合冲击地压危险的区域预报与局部预报，早期预报与及时预报。冲击地压的系统综合预测采取首先分析地质开采条件，根据综合指数法和计算机模拟分析方法，预先划分出冲击矿压危险及重点防止区域，提出冲击地压的早期区域性预报；采用微震监测系统，对矿井冲击危险提出区域和及时预报；采用地音监测法、电磁辐射监测法等地球物理监测手段，对矿井回采和掘进工作面进行局部地点的预测预报；然后采用钻屑法，对冲击矿压危险区域进行检测和预报，同时对危险区域和地点进行处理。
近些年来，人们对岩石破坏孕育过程中的声发特征进行了大量的研究，这些成果为用声发射监测预报冲击地压的发生奠定了良好的基础。在国内外煤矿开采中，通过监测到的声发射时间序列进行分析并对其发展的趋势进行预测已经成为预报冲击地压的主要手段之一。谭云亮教授针对冲击地压监测AE 时间序列的特点，建立了由伸缩和平移因子决定的小波基函数代替Sigmoid 等传递函数的小波神经网络预测模型，避免了传统神经网络需要人为干预网络结构参数的不足。
许多学者致力于研究在设计阶段、采掘方案形成之后模拟，结合考虑采掘区域的地质条件，采掘区域、采掘方式以及采掘区的煤岩物理性质以及岩石的应力情况，对所采取的采掘方案实施过程中冲击地压发生通过数值模拟进行预测，使冲击地压的防治纳入设计工作的内容。由治理为主的阶段进入预防为主的新阶段，真正做到经济有效的防治冲击地压。
计算机技术及测试技术的发展，已经使天气、海浪等数值预报成为现实，也将为对开采方案中冲击地压发生情况进行数值预测预估成为可能。目前采用的数学模型是确定性，但是实际上用此求解数学模型的参数和条件并不是确定的，而是随机的，甚至是模糊的，通过模糊的参数和条件对确定性模型求解得出冲击地压发生的确定性回答肯定与实际有很大的差距。因而把确定性预报改为概率预报，对冲击地压概率数值进行预测预报更为接近实际，将是冲击地压预测预报发展的方向。
实际上，上述这些理论都是相互关联的，“三准则”理论是对强度理论、刚度理论和能量理论的综合;变形系统失稳理论是对强度、刚度和能量理论的更深入总结和发展，用这两种理论可以对冲击地压发生的条件进行数值模拟，但“三准则”理论不具备可操作性，变形系统失稳理论在必要条件上还不够具体;突变理论本质上也是对能量、强度和刚度理论的进一步发展，但对冲击地压发生的充要条件还解释不够;分形理论只是一种可预测性和相关性的研究尚未上升到机理上的认识;“三因素”理论不是独立的理论，它是对冲击倾向理论和能量理论的综合与发展。总之，在目前的各种理论当中，强度、能量和冲击倾向理论是最根本性的理论，其余的均是这三种理论的总结和发展。由于目前对煤、岩体在受外荷载作用下发生细观断裂和破坏的机理认识不深，同时也对煤岩体内部微裂纹的扩展与冲击过程之间的关系还不明确，所以现今还未能确切地掌握冲击地压发生的机理。此外，煤岩体在外载荷作用下所发生的流变特性也是导致其发生破坏和形成冲击动力现象的一个主要影响因素。实际上，煤矿井下层状煤岩体受到集中应力的作用，在某一时期内，这种应力状态是相对稳定的，使煤岩体发生稳定蠕变，不会导致其破坏和形成冲击地压。而在另一时期，由于受采掘活动的影响改变了煤岩体的受力状态，使其发生非稳定或亚稳定蠕变，并经过一定时间的加速蠕变而失稳破坏形成冲击地压。因此，研究煤岩体发生的冲击地压也应当从煤岩体发生的流变特别是蠕变损伤这一角度来开展工作，况且国内外在这方面的研究并不多见。
近年来，虽然现代数学中的分叉理论(Bifur cation T heory)和混沌动力学(Chaotic Dynamics)已在生物、化工和其它学科领域当中得到广泛的应用，但用于研究和分析井下煤岩体发生冲击地压和岩爆这一动力现象的却不多见。煤岩体的断裂破坏可视为其内部微观裂纹扩展、分叉和失稳扩展的动态演化过程，裂纹分叉与失稳是紧密相关的，裂纹经过无限多次的分叉便导致整个系统的失稳，这种失稳可以比拟为一类非线性微分方程的倍周期分叉而出现的混沌运动现象。混沌的起点对应于裂纹失稳扩展的临界点，从而有可能分析出冲击地压和岩爆的混沌特征。既反映出冲击地压和岩爆的发生具有对初始条件(充分必要条件)的敏感依赖性，同时也应当具有在表现形式上的随机性和无序性，在无序中孕育着发生的周期性。可见，利用非线性分叉理论和混沌动力学来研究煤岩体发生的冲击地压和岩爆应当成为今后主要的攻关方向，也必将为预测预报探索新的途径，以便能对冲击地压和岩爆的机理认识有一个质的飞跃。
此外，煤矿冲击地压和岩爆现象是煤岩体系统在变形过程中的一个稳定态积蓄能量、非稳定态释放能量的非线性动力学过程(Nonlinear dynamic process)，是其外部荷载环境、内部结构、构造及其物理力学性质的综合反映，这一性质可以视为是具有冲击倾向的煤岩体要尽可能保持其原始低能量状态属性的一种表现，可用下面的过程加以描述:煤岩体原始低能量稳定状态—— —— —→高应力作用积蓄能量高能量临界状态—————→结构破坏变形失稳形成冲击地压或岩爆—— ———→耗散部分能量新的低能量稳定状态
在这个动力学运动过程当中，最基本的现象就是煤岩体结构的破坏和稳定性的丧失。因此研究冲击地压和岩爆发生的机理与条件还应当从微观结构和宏观动力学的微分运动和混沌运动特性等诸方面开展工作。对国内外煤矿冲击地压防治措施及预测预报研究现状的评述
4.1 冲击地压防治措施的基本原理
国内外学者共同的观点认为要防治煤矿冲击地压和岩土工程中的岩爆，必须从改变煤岩体的应力状态和它们本身的物理力学性质上着手。从能量的角度出发，煤岩体发生冲击的条件为
Ec + Er ≥ Eb + E m + E e + E a 式中 Ec，Er —— 煤和岩体所释放出的形变势能;Eb—— 破坏煤岩体所需的能量;Em —— 移动煤岩体所需的能量;Ee —— 地震耗散的能量;Ea —— 被破坏地点所吸收的能量。
众所周知，煤岩体所积蓄的形变势能Ec，r 是与其所受的应力大小及其物理力学性质有关，即
Ec，r = [(R21+ R22+ R23)-2L(R1R2 + R2R3 + R1R3)] / 2E(3)根据式(3)可知，要改变煤岩体的形变势能Ec，r 必须从改变其三向受力状态，即(R1，R2，R3)出发，同时改变其物理力学性质。这就是国内外采取各种防治措施的基本原理。4.2 冲击地压的防治措施
结合冲击地压发生的机理和防治措施的基本原理，国内外提出和实践了众多的防治煤岩体发生冲击地压和岩爆的措施。这些措施的实质就是利用各种技术途径，人为地改变煤岩体中的应力状态和其物理力学性质，进而达到防治冲击发生或减少发生的次数及强度的目的。
在波兰，主要利用煤层注水、震动爆破、卸压钻孔和松动爆破等方法来防治冲击地压。美国煤矿冲击地压的防治主要用煤层掏槽、卸压钻孔、卸压松爆和煤体注水等方法。德国采用的防治措施有开采保护层、煤层注水、钻孔卸压、卸载爆破等。其它如俄罗斯、英国、日本、法国等国家也基本上如此。煤层注水是我国最早采用的措施之一。此外还采用了在煤体中开槽卸压、诱导爆破和钻孔卸压等防治措施。但大多数矿井都是在结合本矿的技术和开采条件而采用综合的防治措施。目前国内外防治冲击地压的措施主要有煤岩体注水、钻孔卸压、深孔松动爆破、卸载诱导爆破、煤岩体掏槽卸压、顶板预断裂、巷道切槽卸压、加固软煤层、加强采掘支护、开采保护层、合理选择开采方法和安排采掘设计及工艺进度等。
相对而言，煤层注水是目前防治冲击地压行之有效的方法，在条件允许的情况下应优先采用。必须指出的是，综合防治措施的采用一般要根据本矿区煤层赋存的地质条件和现有的技术水平来确定。对矿区区域性冲击地压进行防治时，应当从合理安排采掘设计、选择合理的开采方法、开采保护层、顶底板处理和煤层预注水等方面考虑。而对局部性的冲击地压应以松动爆破，对煤岩体作开槽卸压、钻孔卸压、加固软分层等方面入手。建议在一般情况下，应先对煤层进行深孔松动爆破，再用已加润湿剂的水溶液对煤层作反复的间歇性的高压或静压注水，再辅以其它局部的解危措施。4.3 冲击地压的预测预报
概括起来，预测预报煤岩体发生冲击地压或岩爆工作的方法可分为人工法和地球物理法两大类。在人工预测法中常用的有钻屑量法、煤岩体冲击倾向性鉴定、顶板及围岩压力和位移变化观测法。地球物理预测法可靠性较高，其中声发射(AE)、微震监测、地应力及煤岩体应力监测和地电、地磁监测及地层层析成像分析是目前用来监测冲击地压或岩爆的重要方法，也是国内外今后开展预测预报工作的主要方向。结语
尽管世界各国对冲击地压的研究已有80 多年的历史，并提出了众多的冲击地压机理模型和预测预报及防治措施，但这些机理模型都还只能是实际的一种近似，也只能从某一角度来解释冲击地压发生的机理。由于影响冲击地压和岩爆的因素复杂多样，从而导致冲击地压和岩爆的机理研究滞后于预测预报和防治工作。这表明机理模型的建立必须不断地与生产实际相结合，才能使其得到不断发展和完善。要想从根本上解决冲击地压问题，需要研究和探索的问题还很多，首先对冲击地压和岩爆机理的深入研究是极为必要的。实际上也只有从机理研究入手，搞清楚煤岩体发生冲击地压和岩爆的内在机制，才能做到准确预测预报和防治，进而从根本上降低冲击地压的危害程度。其次，应当继续加强对冲击地压矿区地应力场、煤围岩体中原岩应力测量与数值计算方法的研究，以便能对整个矿区范围内煤岩体发生冲击的危险区域做出准确的划分。此外，还要加强对监测技术和新的探测设备的开发与研究工作，主要是针对局部地质异常区域、煤体支承压力峰值影响区进行探测，掌握采掘工作面空间中煤围岩体的动态平衡状态，及时采取必要的防范措施，以破坏煤岩体发生冲击地压和岩爆的充要条件，达到安全生产的目的。
参考文献
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