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據不完全統計，我國有329個(gè)沖擊地壓礦井，其中正在開(kāi)采的253個(gè)，分布于26個(gè)?。ㄗ灾螀^）。

層析成像（CT）預警技術(shù)的原理就像做CT檢查，通過(guò)人工主動(dòng)激發(fā)震源，或巖層破裂引發(fā)的震動(dòng)（被動(dòng)震源），來(lái)反演煤巖體內的波速分布狀態(tài)，并基于波速與應力的關(guān)系，建立沖擊危險的CT預警指標與準則。

當前煤礦沖擊地壓防治工作存在三大主要問(wèn)題，首要問(wèn)題就是“部分煤礦企業(yè)對沖擊地壓災害認識不清、重視不夠”，在防沖理念、投入、管理、措施等方面有較大差距。

“這就是我們團隊建設的沖擊地壓智能遠程監控平臺，也是國內最早的沖擊地壓遠程監控網(wǎng)絡(luò )。大概10年前，竇林名教授提出建設監控平臺，很多人還不太理解，現在看來(lái)確有先見(jiàn)之明?！苯?，在中國礦業(yè)大學(xué)沖擊地壓研究中心，該校礦業(yè)工程學(xué)院曹安業(yè)教授向《中國煤炭報》記者介紹說(shuō)。

沖擊地壓是我國煤礦重大自然災害之一，號稱(chēng)比地震更難預測的“隱形殺手”。以竇林名教授為首的中國礦大沖擊地壓研究中心團隊，專(zhuān)注于沖擊地壓研究30余年，從機理、預測預報到防治，形成了一套包括理論、技術(shù)方法與裝備的完整體系。

由該團隊引進(jìn)的波蘭SOS微震監測系統及研發(fā)的沖擊地壓智能綜合監測預警技術(shù)與平臺，自2006年首次在華亭硯北煤礦和臨沂古城煤礦安裝運用以來(lái)，已在國內外70多個(gè)礦井發(fā)揮“警鈴”作用，讓“隱形殺手”不再肆意任行。

1 隱形殺手，比地震更難預測

今年6月9日，吉林省龍家堡礦業(yè)公司發(fā)生沖擊地壓事故，9人死亡、12人受傷；去年10月20日，山東龍鄆煤業(yè)有限公司發(fā)生沖擊地壓事故，21人死亡、1人受傷……因礦難事故，沖擊地壓這個(gè)詞近年來(lái)不時(shí)挑動(dòng)社會(huì )各界的神經(jīng)。

沖擊地壓，又稱(chēng)“沖擊礦壓”，非煤礦山領(lǐng)域稱(chēng)為“巖爆”，是指井巷或工作面周?chē)鷰r體，由于彈性變形的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)力現象，常伴隨巨響和巖體拋出等。

在我國，沖擊地壓最早于1933年發(fā)生在撫順勝利煤礦。近年來(lái)，隨著(zhù)煤礦開(kāi)采深度和強度增加，沖擊地壓發(fā)生頻率和危害程度呈逐年上升趨勢，已成為深部資源開(kāi)采面臨的主要災害之一。

“這是我們統計的部分礦區1998年到2011年沖擊地壓的案例，2004年只有幾起，2011年達幾百起?！辈馨矘I(yè)說(shuō)，“我是2004年上的研究生，那時(shí)還挺閑，后來(lái)越來(lái)越忙?！?/p>

曹安業(yè)告訴記者，相對于瓦斯事故，早期我國煤礦沖擊地壓事故比較少，但2007年后問(wèn)題逐漸嚴重，主要因為開(kāi)采深度、強度變化，管理手段跟不上，誘發(fā)沖擊的因素更加復雜多樣。

“2012年后，我國煤礦平均開(kāi)采深度已超過(guò)600米，并且以每年10米至15米的速度向下延伸，應力水平越來(lái)越高，但在管理上，傳統的支護手段、巷道布置等，已不能適應強擾動(dòng)的開(kāi)采需求?！辈馨矘I(yè)說(shuō)。

據不完全統計，我國有329個(gè)沖擊地壓礦井，其中正在開(kāi)采的253個(gè)，分布于26個(gè)?。ㄗ灾螀^）。有沖擊地壓危險的礦區從過(guò)去的北京、撫順、阜新、棗莊、開(kāi)灤、大同、徐州、義馬、兗州等，擴大到華亭、新疆、咸陽(yáng)、鄂爾多斯、寧夏等礦區。

例如山東，沖擊地壓礦井和千米礦井數量均居全國之首。以?xún)贾莸V區某礦為例，該礦自1997年開(kāi)始出現礦震現象，2004年山東省地震局開(kāi)始對其進(jìn)行礦震監測，僅2004年11月至2005年8月期間，就記錄礦震1410條，最高日頻次40條，其中3級以上強礦震發(fā)生了13次，最高達3.7級。

為何被喻為“隱形殺手”？這與沖擊地壓本身特性有關(guān)。一是突發(fā)性。沖擊地壓的發(fā)生常常無(wú)征兆，過(guò)程短暫，持續時(shí)間幾秒到幾十秒，難以準確預報發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強度。二是瞬時(shí)震動(dòng)性。爆炸震動(dòng)強烈，波及范圍可達幾公里甚至幾十公里，嚴重時(shí)地表有震感。三是破壞性。發(fā)生沖擊地壓時(shí)，大量煤體被拋出，巷道變形，支護被破壞，嚴重時(shí)造成人員傷亡事故。四是復雜性。從薄煤層到特厚煤層，從近水平到近直立，從炮采到綜采，從垮落到充填，各種地質(zhì)條件、不同采煤方法都發(fā)生過(guò)沖擊地壓。

和這樣一個(gè)“隱形殺手”斗智斗勇多年，該團隊的成員對沖擊地壓都有切身體會(huì )。

“有次，我和竇老師一起去山東某礦調研，井深1500米，工作面剛布置好，還沒(méi)生產(chǎn)。在井下正走著(zhù)，突然聽(tīng)到砰的一聲，像爆炸，我心里猛顫，但看到老師沒(méi)動(dòng)靜，我也只好故作鎮靜?！眻F隊成員、中國礦大礦業(yè)工程學(xué)院博士后李許偉想起下井時(shí)的情形，記憶猶新。

團隊成員、中國礦大礦業(yè)工程學(xué)院何江副教授遇到的情況更嚴重：“有一次，在東北某礦下井，走在巷道中砰的一聲，煤就像冰雹一樣嘩嘩下來(lái)了。學(xué)生是無(wú)知者無(wú)畏，老師則讓我們趕緊撤離?！?/p>

沖擊地壓的可怕之處還在于，容易引發(fā)瓦斯爆炸等次生災害。2003年，安徽淮北蘆嶺煤礦“5·13”頂板沖擊震動(dòng)，引發(fā)采空區瓦斯爆炸，造成86人死亡。2005年，遼寧阜新孫家灣“2·14”沖擊地壓—瓦斯爆炸事故，造成214人死亡。

為什么沖擊地壓比地震更難預測？“因為影響因素特別多，比如，采深、地質(zhì)構造、頂板巖層、采掘干擾等?！辈馨矘I(yè)解釋說(shuō)。因此，在沖擊地壓的機理研究上，國內外學(xué)者從強度、剛度、能量等不同角度提出過(guò)一系列理論。其中，包括竇林名提出利用煤層和頂底板的剛度作為指標，揭示了沖擊地壓的發(fā)生應同時(shí)滿(mǎn)足相應的剛度、強度與能量條件。

但由于沖擊地壓?jiǎn)?wèn)題的復雜性，影響因素眾多，目前還無(wú)法用單一理論解釋所有的沖擊地壓現象，所以它至今仍是巖石力學(xué)和采礦工程中最困難的研究課題之一。

“在國外某礦防沖工程實(shí)施時(shí)，老外說(shuō)，你們要把這個(gè)問(wèn)題徹底搞清楚了，就能得諾貝爾獎?！眻F隊成員、中國礦大礦業(yè)工程學(xué)院鞏思園副研究員笑言。

2 遠程“把脈”，釋放看不見(jiàn)的壓力

事實(shí)上，世界上幾乎所有國家都不同程度地受到?jīng)_擊地壓的威脅。1738年，英國在世界上首先報道煤礦中發(fā)生的沖擊地壓現象，此后在蘇聯(lián)、波蘭、南非、德國、美國等幾十個(gè)國家地區，都發(fā)生過(guò)沖擊地壓現象。

由于沖擊地壓破壞后果的嚴重性和發(fā)生機制的復雜性，國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì )專(zhuān)門(mén)成立了沖擊地壓研究小組。在我國，幾十年來(lái)，以竇林名教授為首的中國礦大研究團隊在沖擊地壓機理、預測預報和防治多個(gè)研究領(lǐng)域，深耕細作砥礪前行，取得了顯著(zhù)成績(jì)，開(kāi)創(chuàng )了眾多全國乃至世界第一。

1999年，江蘇徐州三河尖煤礦的一個(gè)工作面發(fā)生了5次沖擊地壓顯現。竇林名帶領(lǐng)團隊深入現場(chǎng)采集數據，利用電磁輻射技術(shù)進(jìn)行研究，最終提出了煤巖動(dòng)力災害的電磁輻射機理。這也是該團隊在國內外第一次提出采用電磁輻射技術(shù)監測預警沖擊地壓危險。

除此以外，該團隊在國內率先提出了動(dòng)靜載疊加誘沖理論、煤巖體沖擊破壞的沖能原理、巷道圍巖的強弱強結構效應、沖擊地壓的強度弱化減沖原理等。

在長(cháng)期實(shí)踐中，他們還開(kāi)發(fā)了電磁輻射技術(shù)、區域性微震監測技術(shù)及系統、層析成像（CT）預警技術(shù)、雙震源一體化CT應力探測技術(shù)及系統。其中，微震監測及CT預警技術(shù)最具代表性。

曹安業(yè)告訴記者，層析成像（CT）預警技術(shù)的原理就像做CT檢查，通過(guò)人工主動(dòng)激發(fā)震源，或巖層破裂引發(fā)的震動(dòng)（被動(dòng)震源），來(lái)反演煤巖體內的波速分布狀態(tài)，并基于波速與應力的關(guān)系，建立沖擊危險的CT預警指標與準則。

微震監測系統自2006年在華亭硯北煤礦和臨沂古城煤礦首次安裝以來(lái)，已在國內外70多個(gè)煤礦運用。在此基礎上，該團隊建設了沖擊地壓智能綜合監測預警平臺，這也是全球最早最大的沖擊地壓遠程監測網(wǎng)絡(luò )。

“大概10年前，竇老師提議建設平臺時(shí)，包括我這個(gè)負責具體建設工作的，都不知道大量的監測數據放這里有什么用，現在明白了，沒(méi)有大數據怎么搞防沖智能化？”提到平臺建設初衷，鞏思園感慨萬(wàn)千。

加入平臺后，每個(gè)煤礦在調度室都能看到礦井微震能量釋放情況及沖擊危險狀態(tài)。一旦接到預警通知，煤礦可以及時(shí)安排撤人，并采取卸壓等措施誘發(fā)能量釋放，避免安全事故。目前，該技術(shù)已走出國門(mén)，在孟加拉國、波蘭等國的煤礦應用。

近年來(lái)，孟加拉國巴拉普庫利亞煤礦遇到了采掘難題。該礦是孟加拉國第一座現代化煤礦，支撐當地1/3的煤電項目，但由于開(kāi)采過(guò)度形成了塌陷，沖擊地壓災害凸顯。因此，20萬(wàn)噸孤島煤柱如何開(kāi)采，成了難題。

得知這一情況后，鞏思園、李許偉等團隊成員前往孟加拉國現場(chǎng)，分析探測并提出相應的防治方案，最終20萬(wàn)噸資源實(shí)現安全開(kāi)采，受到孟加拉國領(lǐng)導人的稱(chēng)贊。

據悉，僅2015年至2017年，部分采用該團隊技術(shù)的煤礦就實(shí)現同比新增安全煤量3962萬(wàn)噸，新增銷(xiāo)售額161億元。

“前兩天還有企業(yè)和我們聯(lián)系，說(shuō)經(jīng)過(guò)反復考察，想上這個(gè)平臺?！膘査紙@說(shuō)，“前期的研究成果能在井下應用，解決了現場(chǎng)問(wèn)題，得到越來(lái)越多企業(yè)的認可，大家都非常自豪，也希望做更多的事情?！?/p>

今年6月1日，中國礦業(yè)大學(xué)與安徽理工大學(xué)簽約合作，共建沖擊地壓防治工程研究中心，希望通過(guò)共同建設沖擊地壓防治科研平臺，力爭在沖擊地壓關(guān)鍵基礎理論、監測預警、治理支護技術(shù)及裝備等方面研究形成成套技術(shù)裝備體系，培養產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新人才，深度解決我國煤礦沖擊地壓災害的難防難測問(wèn)題。

目前，該團隊部分研究成果已被納入新版《煤礦安全規程》《防治煤礦沖擊地壓細則》《沖擊地壓測定、監測與防治方法》等國家規范和標準中。

憑著(zhù)優(yōu)異的研究成果，該團隊曾先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎2項、省部級科技進(jìn)步獎18項；獲省部級人才稱(chēng)號等8人次；全國百篇優(yōu)博1篇、江蘇省優(yōu)博5篇。此外，該團隊還出版著(zhù)作12部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，獲得專(zhuān)利及軟件著(zhù)作權50余項。

3源頭防治，最難攻克的不是技術(shù)是觀(guān)念

影響煤礦沖擊地壓的因素多且極復雜，目前發(fā)生機理尚未研究透徹。隨著(zhù)礦井深度強度增加，沖擊地壓與其他災害耦合疊加，防治難度進(jìn)一步加大。今年5月，國家發(fā)改委等四部門(mén)發(fā)布的《關(guān)于加強煤礦沖擊地壓源頭治理的通知》指出，全國現有沖擊地壓礦井產(chǎn)能約4億噸/年，2/3分布在煤炭?jì)粽{入省份。

為了加強煤礦沖擊地壓防治，國家煤監局分別于去年5月、今年5月，印發(fā)《防治煤礦沖擊地壓細則》《關(guān)于加強煤礦沖擊地壓防治工作的通知》，對相關(guān)領(lǐng)域工作細化規定、明確要求。

“每一條規程的改變、細化，背后幾乎都有血的教訓?！膘査紙@說(shuō)。

例如，《防治煤礦沖擊地壓細則》第六十七條明確要求， “采用爆破卸壓時(shí)，必須編制專(zhuān)項安全措施，起爆點(diǎn)及警戒點(diǎn)到爆破地點(diǎn)的直線(xiàn)距離不得小于300米，躲炮時(shí)間不得小于30分鐘”?！皬?50米改到300米，就是因為2010年有個(gè)事故是躲炮距離不夠造成的。300米不能絕對保證不出事，但起碼安全系數更高?！膘査紙@解釋說(shuō)。

今年5月，國家煤監局副局長(cháng)桂來(lái)保就《關(guān)于加強煤礦沖擊地壓防治工作的通知》答記者問(wèn)時(shí)指出，當前煤礦沖擊地壓防治工作存在三大主要問(wèn)題。首要問(wèn)題就是“部分煤礦企業(yè)對沖擊地壓災害認識不清、重視不夠”，在防沖理念、投入、管理、措施等方面有較大差距。

“有些礦真是讓你恨得牙癢癢，明知有危險還繼續作業(yè)。出了事后，特別聽(tīng)話(huà)，一聽(tīng)說(shuō)礦大老師發(fā)預警單了，趕緊撤人?！闭劦矫旱V防范意識的落后，鞏思園深有感觸。

防治措施不落實(shí)、安全風(fēng)險管控不到位是沖擊地壓防治工作中存在的另外兩大問(wèn)題。桂來(lái)保指出，部分煤礦缺乏源頭治理理念，礦井設計、采場(chǎng)布局、采掘部署、煤柱留設等不科學(xué)，工作面跳采和不合理的煤柱留設人為導致應力集中。

“巷道是平行還是交叉布置，有學(xué)問(wèn)在里面，采掘距離過(guò)近，應力就會(huì )疊加影響。在2016年之前，很多沖擊地壓就是采掘不合理造成的。所以《煤礦安全規程》對采掘工作面之間的安全距離做了明確規定?！辈馨矘I(yè)解釋說(shuō)。

通過(guò)研究挖掘機理原因，通過(guò)規章制度約束行為，在科研院所和政府部門(mén)的共同努力下，煤礦企業(yè)的沖擊地壓防治意識有了增強，防治水平有了提升。

“人的思想觀(guān)念很難改變，我們就鍥而不舍，一個(gè)月不行，兩個(gè)月，一年不行，兩年，推動(dòng)企業(yè)按照科學(xué)合理的方式進(jìn)行設計、管理?！膘査紙@舉例說(shuō)，“甘肅華亭礦區發(fā)生過(guò)沖擊地壓事故，知道危害了，從設計時(shí)就注意防沖?，F在，到井下一看，那巷道，漂亮！他們把變電所都搬到2000米以外的地方，巷道按標準化建設，和以前差別太大了?！?/p>

曹安業(yè)表示，總體而言，目前沖擊地壓防治工作要按照“區域先行、局部跟進(jìn)、分區管理、分類(lèi)防治”十六字方針進(jìn)行。

“沖擊地壓防治和地震不一樣，沖擊地壓可以通過(guò)分析區域應力集中情況，事先采取卸壓措施，在設計時(shí)就提前化解?！眻F隊成員、中國礦大礦業(yè)工程學(xué)院李小林講師介紹說(shuō)，進(jìn)入5G時(shí)代后，井下網(wǎng)絡(luò )更完善，應力情況等相關(guān)數據可以快速傳輸，更利于提前設計布局、源頭治理。

“從技術(shù)手段看，深孔斷頂爆破、定向水力致裂都是比較常用的，相對而言，水力致裂不受炸藥管控限制，更適合大范圍推廣?！辈馨矘I(yè)說(shuō)。

何江表示，防治沖擊地壓，大多數技術(shù)手段都是公開(kāi)的，但怎么用好很關(guān)鍵，不同礦有不同的地質(zhì)條件，就像老中醫把脈，需要針對性分析。

“大部分的沖擊地壓?jiǎn)?wèn)題是可以解決的，但光有設備和技術(shù)不夠，還要通過(guò)安全管理、個(gè)體防護等。比如，人員避讓才能最大限度避免事故?！辈馨矘I(yè)說(shuō)。因此，《關(guān)于加強煤礦沖擊地壓源頭治理的通知》強調要超前預防、源頭管控，明確提出“把防治沖擊地壓貫穿于勘探、規劃、設計、建設和生產(chǎn)管理各環(huán)節，全過(guò)程防范事故風(fēng)險”。

另外，國家有關(guān)部門(mén)也明確提出，要支持建設沖擊地壓防治國家級科技創(chuàng )新平臺，推進(jìn)沖擊地壓基礎理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提升沖擊地壓監測預警、煤礦智能化開(kāi)采等技術(shù)裝備水平，支持煤礦安全技術(shù)改造和沖擊地壓等重大災害治理，保障沖擊地壓防治資金投入。

相關(guān)鏈接

目前，沖擊地壓研究主要集中在沖擊地壓機理、沖擊地壓預測預報與沖擊地壓治理三個(gè)方面。

沖擊地壓機理方面，各國學(xué)者提出了一系列理論，包括強度、剛度、能量、沖擊傾向、三準則和變形系統失穩等理論。

沖擊地壓預測預報方法主要分為兩類(lèi)：一是采礦方法，包括根據采礦地質(zhì)條件確定沖擊地壓危險性的鉆屑法、綜合指數法等，二是采礦地球物理方法，包括微震法、聲發(fā)射法、電磁輻射法等。

沖擊地壓治理主要從戰略性防御和主動(dòng)解危兩個(gè)方面進(jìn)行。戰略性防御包括開(kāi)采解放層等，主動(dòng)解危包括卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓、定向裂縫法等。