關(guān)于沖擊地壓，這些你都清楚了嗎？

作者 潘俊鋒

我國(guó)煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)沖擊地壓災(zāi)害已有近90年歷史了。隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采大規(guī)模進(jìn)入深部區(qū)域，沖擊地壓及其誘發(fā)的次生災(zāi)害引起了社會(huì)各界的關(guān)注。沖擊地壓一詞隨之而來(lái)，頻頻出現(xiàn)在媒體中，與沖擊地壓有關(guān)的各種問(wèn)題也經(jīng)常在坊間被討論，出現(xiàn)了很多不客觀的認(rèn)識(shí)。

結(jié)合10多年來(lái)在一線開(kāi)展沖擊地壓災(zāi)害治理研究的思考與總結(jié)，我想探討一下關(guān)于沖擊地壓的幾個(gè)問(wèn)題。

何為沖擊地壓

沖擊地壓與巖爆、礦震等，都是一個(gè)系列的因人為開(kāi)采而引發(fā)的工程動(dòng)力事件，目前泛指的沖擊地壓實(shí)質(zhì)上是沖擊地壓的最后階段，即沖擊地壓顯現(xiàn)。只有嚴(yán)格經(jīng)過(guò)沖擊啟動(dòng)、沖擊能量傳遞、沖擊地壓顯現(xiàn)三個(gè)階段，彈性波在圍巖、設(shè)備、人員之間傳遞，造成損壞結(jié)果的才是沖擊地壓事件。

沖擊地壓一般發(fā)生在沉積巖層的煤巖層采掘空間，沖擊規(guī)模達(dá)到巷道閉合，并能遷延近千米。在沖擊地壓礦井，煤炮是一種沖擊地壓“半途夭折”的事件，即沖擊啟動(dòng)了，但是沖擊能量在傳遞過(guò)程中大幅衰減，導(dǎo)致三個(gè)階段沒(méi)有完成，因而沒(méi)有表現(xiàn)出采掘空間被破壞的現(xiàn)象。

目前，沖擊地壓主要靠現(xiàn)象判斷，不能通過(guò)微震能量級(jí)別等來(lái)監(jiān)測(cè)，因?yàn)闆_擊地壓顯現(xiàn)不但與能量級(jí)別有關(guān)，還和震源位置關(guān)系較大。

沖擊地壓不像地震，它由人為的不合理行為誘發(fā)，因而也是可以人為干預(yù)的。

沖擊地壓機(jī)理是否清楚

沖擊地壓發(fā)生機(jī)理是其預(yù)測(cè)防治的基礎(chǔ)，也是國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者一直研究的焦點(diǎn)。目前總會(huì)有人說(shuō)沖擊地壓機(jī)理沒(méi)弄清楚，這種說(shuō)法是不準(zhǔn)確的。

沖擊地壓機(jī)理宏觀認(rèn)識(shí)上已經(jīng)基本統(tǒng)一和明確，各種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)最終落腳點(diǎn)都是工程結(jié)構(gòu)周?chē)d荷的過(guò)度集中。在實(shí)際的工程防治中，防控沖擊地壓也是疏導(dǎo)集中載荷，這種做法就是對(duì)上述觀點(diǎn)的認(rèn)可，并且取得了顯著效果。

目前的問(wèn)題是，對(duì)于確定的沖擊地壓工程案例來(lái)說(shuō)，其誘發(fā)沖擊啟動(dòng)的靜載荷源、動(dòng)載荷源難以定位和量化評(píng)估，或者說(shuō)難度在于目前做不到評(píng)估載荷盈余，把握沖擊啟動(dòng)時(shí)機(jī)。

沖擊地壓能否預(yù)測(cè)

沖擊地壓預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)沖擊未來(lái)發(fā)生時(shí)間、空間以及強(qiáng)度的“三合一”判斷。目前，沖擊地壓預(yù)測(cè)理論較為成熟，但預(yù)測(cè)技術(shù)與手段還不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。總體上，目前用來(lái)監(jiān)測(cè)沖擊地壓的裝備存在多處誤差，如傳感器精度、數(shù)據(jù)分析和指標(biāo)確定的誤差。

從預(yù)測(cè)原理上來(lái)講，沒(méi)有合適的可用數(shù)學(xué)模型。我們往往采用歷史規(guī)律統(tǒng)計(jì)的方法，但是煤礦開(kāi)采最大的特點(diǎn)就是條件一直在變，用過(guò)去的條件與臺(tái)網(wǎng)方案得來(lái)的指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的條件與臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)方案，顯然有問(wèn)題。

另外，回采工作面與掘進(jìn)工作面對(duì)監(jiān)測(cè)手段的要求是完全不同的，掘進(jìn)因獨(dú)頭作業(yè)，嚴(yán)重缺少監(jiān)測(cè)手段。

總體來(lái)說(shuō)，目前沖擊地壓的預(yù)測(cè)是在對(duì)未來(lái)進(jìn)行時(shí)間、空間的大致評(píng)估，不是嚴(yán)格意義的預(yù)測(cè)，做不到“三合一”。

沖擊地壓能否防控

防控沖擊地壓是研究的終極目標(biāo)。能否防控沖擊地壓？作為防沖研究人員，我們經(jīng)常面對(duì)這樣的提問(wèn)。

沖擊地壓不像地震，它由人為的不合理行為誘發(fā)，因而也是可以人為干預(yù)的。能否防控沖擊地壓不光在于技術(shù)方案，還在于煤礦的落實(shí)情況。

沖擊地壓防控技術(shù)方案是路線上的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)10多年的身體力行，我們讓大量發(fā)生過(guò)沖擊地壓事件的礦井恢復(fù)到生產(chǎn)狀態(tài)，從中收獲了獲得感和信心。在還不能預(yù)測(cè)沖擊地壓的情況下，煤礦只能采取保守防治。

相對(duì)其他災(zāi)害而言，沖擊地壓具有機(jī)會(huì)性。煤礦一天、兩天沒(méi)有卸壓，不見(jiàn)得就會(huì)發(fā)生沖擊，因而帶來(lái)了治理陷阱：很多煤礦難以堅(jiān)持現(xiàn)場(chǎng)管理，這樣事故的發(fā)生概率就會(huì)增大，這個(gè)原因占煤礦沖擊地壓事故原因的70%。

因此，就像再知名的醫(yī)生也不會(huì)承諾病人一定能看好病一樣，沖擊地壓到底能否防控，也不完全掌控在“醫(yī)生”手里。

沖擊地壓礦井怎么辦

沖擊地壓礦井和水、火、煤與瓦斯突出等其他礦井處境一樣，沒(méi)有完全被掌控，在科技、資本投入嚴(yán)重不對(duì)等的情況下，不應(yīng)該苛刻否認(rèn)防沖成果。

沖擊地壓礦井需要新一代的解決方案：開(kāi)采前，開(kāi)展煤層覆蓋頂板區(qū)域性水平井壓裂，“先壓后掘”，實(shí)現(xiàn)載荷由硬傳遞變?yōu)檐泜鬟f；開(kāi)采過(guò)程中，智能評(píng)判危險(xiǎn)狀態(tài)，智能實(shí)施卸壓措施，解決措施落實(shí)不到位、光靠人靠不住的問(wèn)題。

作者身份：中國(guó)煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家、全國(guó)杰出工程師青年獎(jiǎng)獲得者