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煤矿冲击地压科普
发布时间：2025-07-23 来源：地大华睿阅读: 0
/ 煤矿冲击地压科普：“地下地震”的防控 /
煤矿冲击地压被称为“地下地震”，是煤矿深部开采中极具破坏性的动力灾害，近年来随着开采深度增加，其发生频率和危害程度显著上升。今天，作者将结合《煤矿安全规程》《煤矿安全风险预控管理体系规范》《煤矿地质工作细则》等核心标准，从一线视角拆解冲击地压的识别、危害与防治，帮大家筑牢这道安全生产防线。
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冲击地压是指煤矿井下煤岩体在高应力作用下，突然释放弹性变形能，导致煤岩体急剧破坏、抛射，伴随强烈震动和声响的动力现象。打个通俗的比方：就像被紧紧压缩的弹簧突然松开，积蓄的能量瞬间爆发——这种爆发会撕裂巷道、掀翻设备，甚至掩埋人员，破坏力堪比小型地震。
根据《煤矿安全规程》第 250 条，冲击地压按能量释放强度分为“轻微、中等、强烈、极强烈”四级：
•轻微冲击：巷道局部煤岩体剥落，震动微弱，无设备损坏；
•强烈冲击：巷道严重变形，支架折断，煤块大量抛出，伴随明显震动波；
•极强烈冲击：可导致巷道垮塌、工作面被毁，甚至引发瓦斯爆炸、透水等次生灾害。
据互联网新闻资料：某工程师在山西某矿遇到的一次中等冲击，当时工作面推进至 800 米深度，突然听到“轰隆”巨响，巷道帮部煤体瞬间鼓出 1 米多，2 台液压支架被压弯，幸好提前撤离了人员，才未造成伤亡。这也印证了《煤矿地质工作细则》第 88 条的判断：开采深度超过 600 米、存在厚硬岩层或地质构造应力集中的矿井，冲击地压风险显著升高。
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结合一线经验和《煤矿地质工作细则》要求，冲击地压的发生绝非偶然，而是“地质条件+开采活动+应力积累”共同作用的结果，核心诱因可归为三类：
2.1
（一）地质条件：先天存在的“应力陷阱”
1.高应力地质构造：断层、褶曲、向斜轴部等构造区域，应力会天然集中。作者曾在河南某矿负责地质勘探，发现一条落差 15 米的逆断层附近，煤层应力值比正常区域高 2.3 倍，后续该区域果然发生了 2 次冲击地压。《煤矿地质工作细则》第 89 条明确要求，这类构造区必须作为“极高风险区”管控，提前开展应力监测。
2.厚硬岩层覆盖：当煤层上方存在厚度超过 50 米的砂岩、砾岩等坚硬岩层时，岩层会像“巨石”一样压制下方煤体，一旦煤体受力超过极限，就会引发冲击。山东某矿曾因上方 30 米厚的石英砂岩未及时处理，导致工作面发生强烈冲击，直接损失超千万元。
3.煤层自身特性：硬煤（坚固性系数f＞3）比软煤更易积蓄能量，就像硬木头比软木头更易断裂伤人。陕西某矿的硬煤层，多次因放炮震动引发小规模冲击，后来不得不调整爆破参数。
2.2
（二）开采活动：人为引发的“应力失衡”
1.开采深度增加：每向下开采 100 米，地应力约增加 2-3MPa（相当于每平方厘米承受 20-30 公斤压力）。现在很多矿井开采深度已超 1000 米，地应力远超煤岩体承受极限。作者参与过的安徽某深部矿井，仅 2023 年就发生 4 次冲击地压，均与深度超 900 米后的应力骤增有关。
2.采掘布置不合理：工作面布置过近、留设煤柱过小，会导致应力叠加。比如某矿为追求产量，将两个工作面间距从 50 米缩小到 30 米，结果引发应力集中，导致中间煤柱发生冲击，损毁巷道 200 多米。这违反了《煤矿安全规程》第 252 条“冲击地压矿井工作面间距不得小于 50 米”的规定。
3.开采速度过快：煤体来不及释放应力，能量会持续积累。作者曾在一线观察到，某工作面月推进速度从 80 米提升到 120 米后，应力监测数据连续 10 天超标，最终引发冲击，这也印证了《煤矿安全风险预控管理体系规范》中“开采速度需与应力释放节奏匹配”的要求。
2.3
（三）其他因素：雪上加霜的“风险叠加”
瓦斯突出、水害等灾害可能与冲击地压相互诱发——比如冲击地压会破坏瓦斯抽采管路，导致瓦斯积聚；而瓦斯突然涌出又可能加剧煤岩体破坏。作者在山西某矿遇到过“冲击地压+瓦斯超限”的叠加情况，冲击导致瓦斯传感器损坏，幸好人工巡查及时发现，才避免了爆炸事故。
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从一线经历和事故案例来看，冲击地压的危害具有“突发性、破坏性、次生关联性”三大特点，具体可归纳为四类：
3.1
（一）人员伤亡：最直接的生命威胁
冲击地压发生时，高速抛射的煤块、断裂的支架、垮塌的巷道，会瞬间对人员造成伤害。2021年辽宁某矿发生极强烈冲击，3名未及时撤离的工人被掩埋，虽经全力救援，仍造成2人遇难。这也提醒作者们，《煤矿安全生产条例》第41条“冲击地压危险区必须设置紧急撤人通道”的规定，必须严格落实。
3.2
（二）设备损毁：重创生产系统
作者曾见过冲击地压导致的“设备废墟”——液压支架被压成“麻花”，刮板输送机断成数节，电缆被扯断，仅修复就花费了 3 个月，直接经济损失超 2000 万元。《煤矿安全规程》第 255 条要求“冲击地压危险区设备需采用抗冲击设计”，但部分矿井为节省成本未落实，导致灾害损失扩大。
3.3
（三）巷道破坏：阻断生产通道
冲击地压会使巷道帮部鼓出、顶板垮塌、底板鼓起，甚至将圆形巷道挤压成“扁形”。作者在一线处理过最严重的一次，200 米长的运输巷因冲击全部垮塌，不得不重新掘进，延误生产近半年。这也体现了《煤矿地质工作细则》中“冲击地压巷道需加强支护强度”的必要性。
3.4
（四）次生灾害：引发连锁风险
冲击地压可能破坏瓦斯抽采系统，导致瓦斯泄漏；也可能撕裂隔水层，引发透水；还可能扬起大量煤尘，增加爆炸风险。2022 年山西某矿冲击地压后，煤尘浓度瞬间超标 3 倍，幸好喷雾降尘系统及时启动，才未引发煤尘爆炸。
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结合工程师 12 年一线经验和《煤矿安全规程》《煤矿安全风险预控管理体系规范》等标准，冲击地压防治绝非“事后救灾”，而是要构建“预防-监测-治理-应急”的全流程体系，每个环节都要落到实处。
4.1
（一）预防先行：从源头降低风险
1.地质精准探查：
◦采用“地球物理探测+钻孔应力测试”联合手段，查明断层、厚硬岩层分布，圈定应力集中区。安徽某矿在开采前，通过YCS2.4矿用本安型瞬变电磁仪检测数据生成的三维地质模型图发现 2 条隐伏断层，提前调整工作面布置，避免了冲击风险；
◦按《煤矿地质工作细则》要求，每季度更新“冲击地压风险分区图”，将矿井划分为“极高、高、中、低”风险区，极高风险区严禁布置采掘工作面。
2.合理设计采掘方案：
◦开采深度超 600 米的矿井，优先采用“无煤柱开采”“充填开采”，减少应力集中。作者参与的山东某矿采用充填开采后，冲击地压发生率下降 70%；
◦工作面推进速度控制在合理范围，硬煤层月推进速度不超过 80 米，软煤层不超过 100 米，避免应力快速积累。
4.2
（二）实时监测
：筑牢“电子防线”
1.建立多参数监测系统：
◦安装“应力传感器+微震监测仪+巷道位移监测仪”，实时监测煤岩体应力、震动能量、巷道变形。作者在一线常用的应力传感器，精度达 0.1MPa，数据每 5 分钟上传 1 次，超阈值（如应力骤增 1MPa/天）立即报警；
◦隐患排查预警平台需接入监测数据，通过 AI 算法分析趋势——比如微震能量连续 3 天超10⁵J，需自动推送“橙色预警”，提醒现场加强防控。
2.人工巡查配合：
◦每班至少2次巡查冲击地压危险区，重点检查煤体是否有“劈裂声”“鼓包”，支架是否有“异响”“变形”。一线煤矿工作者总结出“听、看、摸”三字诀：听煤体声响，看巷道变形，摸支架温度（冲击前支架可能因受力发热）。
4.3
（三）主动治理：提前释放能量
1.卸压措施落地：
◦应力集中区施工“大直径钻孔”（直径 120-150mm），孔深 8-12 米，间距 1-2 米，通过钻孔释放煤体应力。作者在山西某矿实施该措施后，煤体应力从 30MPa 降至 20MPa，效果显著；
◦厚硬岩层区域采用“爆破卸压”，通过控制药量（每次不超过 50kg），破碎硬岩层，避免能量集中。但需严格按《煤矿安全规程》要求，制定专项爆破方案，防止引发次生冲击。
2.支护强化：
◦冲击地压巷道采用“高强度锚网索+U 型钢支架”联合支护，锚杆直径不小于 22mm，锚索抗拉强度不低于 200kN。作者在一线处理过的冲击巷道，采用这种支护后，虽发生轻微冲击，但巷道未垮塌，仅需局部修复。
4.4
（四）应急处置：守住最后防线
1.预案与演练：
◦编制“冲击地压专项应急预案”，明确撤人路线、救援分工、物资储备。作者在一线制定的预案中，要求冲击发生后，3 分钟内启动应急广播，受威胁人员 10 分钟内撤离至安全区域；
◦每季度至少 1 次实战演练，模拟“冲击地压+人员被困”场景，提升协同能力。作者曾参与的演练中，从发现冲击到救援结束，仅用 40 分钟，达到了《安全生产条例》“应急响应时间不超 1 小时”的要求。
2.物资与人员准备：◦在冲击地压危险区附近硐室，储备“液压救援支架+生命探测仪+急救箱”，确保冲击后能快速打通救援通道；
◦配备专职冲击地压防治队伍，成员需经专项培训，掌握“卸压、支护、救援”技能。
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很多事故的发生，并非技术不足，而是“侥幸心理”作祟——比如为追求产量，忽视应力监测数据；为节省成本，简化卸压措施。
作为地质工程师，作者想提醒大家：冲击地压防治要守住“三条红线”：
1.极高风险区不布置采掘工作面；
2.监测数据超预警值不生产；
3.卸压措施未落实不推进。
同时，要善用科技手段——结合物探仪器与智能算法搭建隐患排查预警系统，不仅是“数据显示器”，更应是“风险预警器”，通过实时监测、智能分析，让冲击地压这一“地下地震”无所遁形。
