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冲击地压是指在煤矿开采过程中,由于采空区周围岩体应力重新分布和调整,导致应力集中现象严重,从而引起顶板岩层断裂失稳,并伴随有剧烈能量释放的地压现象。该现象具有突发性强、能量释放巨大、破坏性大的特点,是深部煤炭开采中面临的主要安全威胁之一。根据煤矿冲击地压区域应力控制技术的研究内容,冲击地压发生的机理可以归结为外部力源驱动下围岩结构的失稳,或系统平衡状态的突变。
在厚层表土覆盖区,煤层受到的应力主要来自于上覆岩层的重量和构造应力,这些应力会对煤层及其周围岩体产生长期的压缩作用,导致煤层及其周边岩体变形和破裂。当这种应力达到一定程度时,就可能触发冲击地压。根据大同矿区侏罗系煤层群开采冲击地压防治技术的研究,学者们根据主控性应力来源或类型,将我国的煤矿冲击地压划分为不同的区域性特点。特别是针对巨野矿区特有的深厚表土地层控制型冲击地压,研究者们通过案例和现场监测数据,分析了其显现特征与地层结构之间的密切关系。
通过详细分析煤层应力的演化过程,学者们揭示了瞬时冲击和延时冲击的特征,并通过相似材料模拟试验,展示了应力演化与覆岩运动、地层变形之间的内在联系,从而验证了冲击地压的模式。在冲击地压的监测和防控方面,研究指出,覆岩的整体失稳会迅速将煤层应力推至冲击地压的临界值,从而引发大能量的冲击地压。而表土层的持续变形和移动则会使煤层应力缓慢达到临界值,再次引发冲击地压。这一现象在华亭煤矿冲击地压监测及防治技术中得到了进一步验证。
研究还发现离层发育的高度与回采距离有关,但存在明显的“平台效应”,煤层应力的演化相对于回采距离存在滞后性。这些发现对于冲击地压的预测和防控具有重要意义。为了有效预防和控制冲击地压,研究中提出了针对性的监测对策。这些对策包括但不限于:使用先进的监测技术,例如钻孔应力计、微震监测系统等,对煤层应力和覆岩运动进行实时监控;根据监测数据的变化趋势,及时调整采煤工作面的开采参数;加强地质条件的预测和评估,识别潜在的冲击地压风险区域;提高煤矿作业人员的安全意识和应急处理能力,以便在冲击地压发生时能迅速采取措施。