特约综述

齐庆新1,2,3，李一哲1,2,3，赵善坤2,3，张宁博2,3,4，郑伟钰2,3,5，李海涛2,3，李宏艳2,3

(1.煤炭科学研究总院 深部开采与冲击地压防治研究院，北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013； 3.煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院，北京 100013；4.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京 100083； 5.中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京 100083)

摘 要：文章系统全面地阐述了新中国成立70年来在冲击地压研究方面取得的成绩，主要从理论、监测与预警装备、防治技术及法律法规与标准构建等方面进行了重点介绍。同时，兼顾国外主要采矿国家在冲击地压研究上开展的工作。可以看到，随着我国煤矿开采深度的增加，冲击地压矿井数量和灾害危害程度显著增加，而国外冲击地压因煤矿开采的萎缩，只在个别一些国家偶尔发生冲击地压；对于冲击地压发生机理的研究，国外对此研究的工作主要是停留在20世纪50—90年代，而我国主要研究成果是近30年的事情，主要包括“三因素”机理、强度弱化减冲机理、应力控制理论、冲击启动理论和扰动响应失稳理论等；在冲击地压监测预警方面，国外主要集中在微震与地音监测方面，并配合钻屑法，而我国在此基础上，提出了采动应力监测方法，并开发了相关技术装备，现已广泛应用于实际煤矿冲击地压监测与预警；在冲击地压防治方面，以往重点关注在煤层和顶板冲击危险性的消除和解危上，而最近10年来，在巷道支护及煤岩体结构控制的研究与工程实践方面开展了有益的探索，旨在加强局部巷道支护的同时，从区域上控制煤岩体结构稳定性和应力分布，开发了分级分类的冲击地压巷道支护技术，采用水力压裂与深孔爆破等技术实现了对坚硬顶板岩层的有效控制；在冲击地压相关法律法规与标准体系建设方面，最近10年来，我国开展了较为系统的制订工作，包括《防治煤矿冲击地压细则》在内的规程及相关标准已制订并实施，现已初步建成冲击地压标准体系。改革开放40年来，我国煤矿冲击地压矿井数量不断增加，研究冲击地压的人数不断增加，冲击地压发生机理不断完善，冲击地压监测技术及仪器与装备从无到有，性能不断提升，冲击地压防治技术与方法不断完善，有效性不断提高，冲击地压有关法律法规从无到有，现已趋于完善。综合而言，我国煤矿冲击地压理论与技术体系已初步形成。应该看到，随着大数据、智能化与机器人时代的到来，在新的科学技术的推动下，冲击地压理论与技术将获得更大的发展。

关键词：冲击地压；发生机理；监测；防治；标准；技术体系

2018年10月20日，山东能源集团龙郓煤业发生冲击地压事故，造成21人死亡；2019年6月9日，吉林煤业集团公司龙家堡煤矿发生冲击地压事故，造成9人死亡[1]；2019年8月2日，开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司井下发生1起较大冲击地压事故，造成7人死亡。这么短的时间内，发生3起震惊全国的冲击地压事故，不禁要问：为什么会发生冲击地压，冲击地压能防治吗？

事实上，我国早在解放前的1933年就发生过冲击地压，而在20世纪80年代前后，因煤矿开采深度的增加，一些典型的硬煤、硬顶、硬底简称“三硬”条件的煤矿相继发生冲击地压，成为当时影响我国煤矿安全生产的主要灾害之一[2]。进入21世纪以后，在我国煤矿开采深度不断增加的同时，由于机械化水平的提高，煤矿开采强度显著加大，矿井井型由过去最大的300万 t/a不断增大到500万 t/a、800万 t/a、1 000万 t/a，甚至1 500万 t/a，从而导致一些过去没有冲击地压危险的矿井也发生了冲击地压。同时，由于矿井设计理念的落后和设计标准的滞后，我国很多开采深度大于500 m的矿井在设计时根本没有考虑冲击地压问题，从而使得开拓部署不够合理、没有实施保护层开采、大巷布置在冲击地压煤层中、留设不合理煤柱、跳采或孤岛开采，从而导致近10年来我国一些深部开采矿井及新建矿井陆续发生冲击地压灾害，对我国煤矿安全生产造成了严重威胁。因此，如何解决这些生产矿井冲击地压问题，已成为摆在煤炭科研工作者面前亟待解决的问题。

经过40年的努力，我国在冲击地压研究与工程实践方面成果显著，陆续建立了冲击地压的“三准则”理论[3]、变形系统失稳理论[4,5]、“三因素”理论[6-10]、“弱化减冲”理论[11-12]、应力控制理论[13-14]、“冲击启动”理论[15]和冲击地压扰动响应失稳理论[16]，使我国在冲击地压理论研究方面占据世界领先地位。同时，在冲击地压监测技术与装备方面，在消化、引进国外先进技术装备的基础上，研发的冲击地压采动应力监测系统、微震监测系统和电磁辐射监测系统等已装备到大部分冲击地压矿井。对冲击地压显现较为严重的矿井，通过煤层大直径钻孔卸压、留设合理煤柱、顶板深孔爆破或水压致裂等技术，大大降低了冲击地压的危险性，有效防止了冲击地压灾害的发生。

笔者将系统地论述新中国成立70年来，特别是近10年来我国在冲击地压方向方面开展的研究工作和取得的研究成果，并分析我国冲击地压研究中存在的问题，提出未来研究工作的重点方向。

冲击地压作为煤岩动力灾害之一，是矿山井巷和采场周围煤岩体由于变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象，是一种特殊的矿山压力显现形式。过去，由于我国煤矿开采深度较浅，开采强度不高，虽然早在解放前的1933年就在抚顺胜利煤矿发生过冲击地压，但从1949年新中国成立到1978年改革开放期间，只有为数不多的几个煤矿发生过冲击地压事故，其中20世纪50年代只有7个煤矿、60年代只有12个煤矿、70年代只有22个煤矿，且多数冲击地压是因顶板的坚硬和不及时垮冒而导致高度应力集中造成的，冲击地压现象及发生条件远没有被采矿工作者所认识[2]。

根据文献检索结果可知，我国有关冲击地压研究的学术论文，最早的是1966年中国科学院矿冶研究所胡克智等[17]发表在《科学通讯》第9期的《煤矿的冲击地压》，但直到改革开放，全国也只有为数不多的研究单位和个人从事与冲击地压密切相关的研究工作，基本没有形成研究团队。

进入20世纪80年代，随着矿井开采深度的增加和采掘范围的不断扩大，北京门头沟煤矿、城子煤矿、房山煤矿，抚顺龙凤煤矿和老虎台煤矿，枣庄陶庄煤矿和八一煤矿，开滦唐山煤矿和赵各庄煤矿，阜新五龙煤矿、高德煤矿，双鸭山岭东煤矿，鸡西滴道煤矿，大同忻州窑煤矿，辽源西安煤矿，南桐砚石台煤矿，四川天池煤矿等都发生了冲击地压现象，截至1985年5月，冲击地压矿井数量已达到了32个[2]，分布在我国10个省(区)。截至1985年5月我国冲击地压矿井条件及分布情况见表1[2]。

表1 我国冲击地压矿井统计[2](截至1985年5月)Table 1 Statistical number of coal bump mines in China (up to May 1985)

序号煤矿所属省(市)初次发生冲击地压年份冲击地压初始深度/m顶板岩性冲击次数最大震级/M破坏巷道长度/m伴生灾害1抚顺胜利煤矿辽宁1933250油母页岩442.8—煤与瓦斯突出2北京门头沟煤矿北京1947200砂岩2883.83 352—3辽源西安煤矿吉林1954—页岩266——煤与瓦斯突出4抚顺老虎台煤矿辽宁1955—油母页岩30———5北京房山煤矿北京1958520砂岩173.0402—6阜新五龙煤矿辽宁1959——————7四川天池煤矿四川1959395长兴灰岩37—300—8北京城子煤矿北京1961370砂岩143.41 469—9北京大台煤矿北京1961460砂岩7—2 384—10舒兰营城煤矿吉林1962—————煤与二氧化碳突出11大同永定庄煤矿山西1962—砂岩16———12南桐南桐煤矿重庆1962255灰岩———煤与瓦斯突出13开滦唐山煤矿河北1963—砂岩46—6 500—14北票台吉煤矿辽宁1970550砂岩643.8—煤与瓦斯突出、地热、矿震15北京长沟峪煤矿北京1970—砂岩1———16北京木城涧煤矿北京1970—砂岩————17沈阳牛心台煤矿辽宁1972—砂页岩57——煤与瓦斯突出18大同煤峪口煤矿山西1972—砂砾岩7—421—19抚顺龙凤煤矿辽宁1975—油母页岩6752.5——20枣庄陶庄煤矿山东1976480砂岩1463.62 127—21枣庄八一煤矿山东1976——6———22阜新高德煤矿辽宁1978——————23南桐砚石台煤矿重庆1979262灰岩19—50—

续表1

序号煤矿所属省(市)初次发生冲击地压年份冲击地压初始深度/m顶板岩性冲击次数最大震级/M破坏巷道长度/m伴生灾害24四川五一煤矿四川1980620长兴灰岩10—20—25鹤岗南山煤矿黑龙江1981—页岩5———26大同忻州窑煤矿山西1981—砂、细砂26——大冒顶27四川擂鼓煤矿四川1981—长兴灰岩10—20—28鸡西滴道煤矿黑龙江1983—砂岩———煤与瓦斯突出29江西花鼓山煤矿江西1984—砂岩2———30通化铁厂煤矿吉林——————煤与瓦斯突出31枣庄柴里煤矿山东——砂岩1———32辽宁冰沟煤矿辽宁——砂岩————

进入20世纪90年代，随着采深的加大和采高的增加，新汶华丰煤矿[19]、徐州三河尖煤矿[20]、义马千秋煤矿[21]先后发生冲击地压事故，造成巷道或回采工作面煤体冲击式破坏，U型钢扭曲变形，支柱瞬间折弯或折断，给煤矿安全生产带来了很大的影响。这期间，由于煤炭市场持续走低，煤矿对冲击地压的投入明显不足，冲击地压防治工作完全处于被动状态。

在冲击地压研究方面，改革开放初期的20世纪80年初，全国主要有2个团队专门从事冲击地压研究工作，包括煤炭科学研究总院(以下简称煤科总院)北京开采研究所以为代表的团队和阜新矿业学院(以下简称阜新矿院)以为代表的团队。其中，煤科总院团队的主要成员有：李玉生、张万斌、王淑坤、屈先朝、吴耀坤、滕学军、齐庆新、李首滨、赵国栋等；阜新矿院团队的主要成员有：赵本钧、梁政国、段克信、李国臻、潘一山、赵阳升、王来贵、梁冰等。在当时，煤科总院团队主要针对北京门头沟煤矿、枣庄陶庄煤矿和大同忻州窑煤矿的冲击地压问题开展研究工作；阜新矿院团队主要针对抚顺龙凤煤矿的冲击地压问题开展研究工作。与此同时，重庆大学和山东矿业学院只有个别人或多或少地在研究冲击地压问题，包括重庆大学的鲜学福、李信等，山东矿业学院的宋振骐、刘先贵等。该时期，冲击地压研究的重点是发生机理、预测预报与防治，主要包括承担国家“七五”科技攻关项目的研究任务，如由煤科总院开采所完成的国家“七五”科技攻关项目专题“冲击地压预测与防治”，还有煤科总院开采所与波兰采矿自动化研究院在煤岩冲击倾向性研究方面开展的国际合作研究工作，突出的成果是李玉生提出的冲击地压“三准则”机理和提出的变形系统失稳理论以及张万斌等在德国和波兰学者的研究基础上进一步完善的冲击倾向性理论。

20世纪90年代初，山东科技大学潘立友开始进军冲击地压研究领域，并在现场开展冲击地压的防治工作。1997年，中国矿业大学窦林名从波兰学成回国，开始了冲击地压的研究工作，逐渐形成了冲击地压研究特色团队。在此期间，煤科总院北京开采研究所齐庆新在对新汶华丰煤矿、北京门头沟煤矿、枣庄陶庄煤矿、徐州三河尖煤矿、辽源西安煤矿和双鸭山岭东煤矿等冲击地压矿井煤岩层发生冲击地压后的典型破坏特征研究后提出了冲击地压的“三因素”机理，并于1996年完成了题为“层状煤岩体结构破坏的冲击矿压理论与实践研究”的博士学位论文[8]；阜新矿院的潘一山对冲击地压发生和破坏过程进行了系统的理论与试验研究，给出了冲击地压发生启动的能量准则和扰动响应准则，并提出了冲击倾向性新指标即煤岩弹性模量E和降模量λ之比E/λ,并于1999年在清华大学完成了题为“冲击地压发生和破坏过程研究”的博士学位论文[22]。

在此期间，冲击地压的主要研究工作突出地表现在4个方面：一是煤科总院北京开采所和阜新矿院完成了包括北京、开滦、新汶、徐州、阜新、抚顺、义马、双鸭山等矿区近80个煤矿煤岩层的冲击倾向性测定工作[23-24]；二是采用实验室试验与相似模拟为主要方法的冲击地压发生机理的研究工作[25]；三是开展了以矿压、钻屑量和地音监测及地应力测量与地质动力区划为主要方法的冲击地压监测工作；四是采用煤层卸载爆破、煤层注水为主的冲击地压防治实践工作[26]。应该说，在当时煤炭行业不景气的背景下，冲击地压研究工作的投入明显不足，现场用于冲击地压监测与防治的装备严重缺乏，用于全矿井的微震监测技术只在新汶华丰、阜新五龙、北京门头沟等个别冲击地压矿井得到了应用。这期间，煤科总院开采所于1993年完成了煤炭工业部重点项目“冲击地压煤层层析成像方法的试验研究”[27]，在国内首次尝试将地震层析成像方法应用于煤矿冲击危险性评价；1997年完成了能源部重点项目“华丰矿冲击地压综合防治技术”[26]，较系统全面地针对一个具体冲击地压矿井开展冲击地压发生原因、预测与防治方法的实践研究。

进入21世纪，煤炭行业逐渐从低谷中走出，同时，随着煤矿开采技术的不断提高，采煤机、刮板输送机和液压支架的性能得到了较大的改善，回采工作面的开采强度显著增大，加之部分矿井采用综采放顶煤开采方法，冲击地压矿井随之显著增多，冲击地压矿井数量也从1985年的32个快速增加到2008年的121个。

该时期国家经济不断发展，煤炭形势好转，开采强度增加，开采深度加大，冲击地压发生次数和危害不断增加，冲击地压研究人员和团队不断增加，并且随着2004年姜福兴从山东科技大学调到北京科技大学，由过去以矿压为主的研究方向转向冲击地压研究方向，并在北京科技大学建立起了团队，冲击地压研究队伍得到进一步发展壮大。

在此期间，在煤矿冲击地压灾害显著增加的大背景下，无论是国家，还是企业，都在全国开始重视对煤矿冲击地压监测装备和防治技术的研发投入。其中，在企业层面上，新汶矿业集团于2004年率先引进了波兰的ARAMIS微震监测系统用于华丰煤矿冲击地压的监测实践，此后全国其他冲击地压矿井陆续开始安装相关冲击地压监测设备[28]。在国家层面上，科技部于2005年设立了“十一五”国家科技支撑计划课题“深部开采煤岩动力灾害多参量识别与解危关键技术及装备”，首次在“973计划”项目中设立有关煤岩动力灾害的项目，即胡千庭作为首席科学家的“预防煤矿瓦斯动力灾害的基础研究”项目。该阶段冲击地压研究工作得到重视和认可，研究得到较快的发展，无论是理论、技术、装备都得到进一步完善和提升。

2010年，冲击地压测定、监测与防治方法的相关国家标准颁布并开始实施，标志着我国冲击地压进入一个新阶段。随着我国煤矿开采强度与深度的增加，冲击地压矿井数量由2012年的142个迅速增长至2017年的177个，具体矿井名称、分布、数量见表2。

我国冲击地压矿井分布情况如图1所示，可见冲击地压矿井分布扩大到全国20个省、自治区。随着近年来我国对煤矿落后产能的调整，关闭了一些安全条件差、生产技术落后、储量殆尽的煤矿，这其中就包括部分冲击地压矿井，如北京门头沟煤矿、南桐砚石台煤矿、辽源西安煤矿等。截至2019年6月我国正在生产且经鉴定为冲击地压矿井的数量及分布情况见表3，主要冲击地压矿井基本情况见表4。

图1 我国冲击地压矿井分布(截至2017年1月)Fig.1 Distribution of rockburst mines in China (up to January 2017)

表2 我国冲击地压矿井统计(截至2017年1月)Table 2 Statistical number of coal bump mines in China (up to January 2017)

所属省(市)矿井辽宁抚顺老虎台矿、抚顺龙凤矿、抚顺胜利矿、阜新五龙矿、阜新恒大公司、阜新兴阜矿、沈阳红阳三矿、北票台吉矿、阜新艾友矿、本溪牛心台矿、沈阳冰沟矿、本溪彩屯矿、北票冠山矿、阜新高德矿、阜新东梁矿山东临沂古城矿、淄博唐口矿、肥城梁宝寺矿、枣庄陶庄矿、枣庄八一公司、枣庄高庄矿、新汶孙村矿、新汶华丰矿、新汶新巨龙矿、新汶潘西矿、新汶张庄矿(华源)、兖州鲍店矿、兖州东滩矿、兖州南屯矿、兖州济二矿、兖州济三矿、微山湖欢城2号矿、微山湖朝阳矿、微山湖金源矿、曲阜星村矿、新汶协庄矿、新汶良庄矿、新汶华恒矿、枣庄柴里矿、新汶鄂庄矿、滕东矿、兖矿兴隆庄矿、兖矿赵楼矿、兖矿北宿矿、龙口北皂矿、临矿王楼矿、微山湖欢城1号矿、鲁能彭庄矿、淄矿许厂矿、淄矿岱庄矿、淄矿葛亭矿、枣矿田陈矿、枣矿大兴矿、丰源北徐楼矿、岱庄湖西矿、新汶龙固矿、鲁能郭屯矿、鲁能彭庄矿

续表2

所属省(市)矿井黑龙江双鸭山集贤矿、双鸭山东荣二矿、鹤岗南山矿、鹤岗富力矿、鹤岗兴安矿、鹤岗峻德矿、鸡西城山矿、七台河新兴矿、七台河桃山矿、双鸭山七星矿、双鸭山新安矿、双鸭山东保卫矿、鸡西杏花矿、鸡西滴道矿河南义马千秋矿、义马跃进矿、义马常村矿、义马耿村矿、平顶山十矿、平顶山十一矿、平顶山十二矿、洛阳新义矿、平顶山八矿、平顶山四矿、平顶山首山一矿、鹤壁五矿、鹤壁三矿、平禹方山矿、义马杨村矿、焦作九里山矿江苏大屯姚桥矿、大屯孔庄矿、徐州三河尖矿、徐州权台矿、徐州旗山矿、徐州张双楼矿、徐州张小楼矿、徐州张集矿北京木城涧矿、大安山矿、城子矿、门头沟矿、大台矿、长沟峪矿、房山矿山西大同煤峪口矿、大同同家梁矿、大同四老沟矿、大同忻州窑矿、大同晋华宫矿、大同白洞矿、赵庄矿、雁崖煤业公司、大同永定庄矿、晋城赵庄矿、大同塔山矿河北冀中大淑村矿、开滦赵各庄矿、开滦唐山矿、邯郸观台矿四川绵阳天池矿、绵阳五一矿、绵阳擂鼓煤矿甘肃华亭砚北矿、华亭矿、山寨矿、窑街矿(1号井,金河煤矿)、靖远王家山矿吉林辽源西安矿、辽源龙家堡矿、辽源太信矿、通化道清矿、通化铁厂矿、九台营城矿安徽淮北芦岭矿、淮北海孜矿、淮南潘一矿、淮南张集矿、淮南谢一矿江西平乐沿沟矿、花鼓山矿、八景煤矿峨四井重庆南桐煤矿一井、砚石台矿、江合煤矿新疆硫磺沟矿、铁厂沟矿(乌东煤矿北区)、宽沟矿、大洪沟矿(乌东煤矿南区)、碱沟矿(乌东煤矿西区)陕西下峪口矿、下石节矿、胡家河矿内蒙古平庄古山矿湖南邵阳石下江矿、邵阳新东矿、邵阳牛马司矿、长沙煤炭坝矿、娄底恩口矿、娄底斗笠山矿、娄底桥头河矿、涟源仙田矿、白沙南阳矿、郴州柿竹园矿、南阳淝江煤矿、辰溪蒋家坪矿、湖南煤业黄牛岭煤矿、红卫公司龙家山煤矿贵州盘江山脚树矿、盘江月亮田矿、六枝四角田矿、六枝六枝矿、六枝凉水井矿、六枝大用矿、息峰南山矿、水城大河边矿、开阳矿、六枝化处矿广东兴宁大兴煤矿

表3 我国正在生产的冲击地压矿井数量及分布(截至2019年6月)

Table 3 Quantity and distribution of rockburst mines being operating in China (up to June 2019)

所属省(市)北京河北山西内蒙古辽宁吉林黑龙江江苏山东河南陕西新疆甘肃贵州合计数量1221082116404139103121

表4 我国主要冲击地压矿井基本情况(生产矿井，截至2019年6月)Table 4 Basic fact of main rockburst mines in China (being operating,up to June 2019)

序号矿井所在地区所在煤田含煤地层开采煤层号煤层埋深/m煤层厚度/m煤层冲击倾向性鉴定结果顶板冲击倾向性鉴定结果区段煤柱宽度/m1母杜柴登煤矿乌审旗东胜煤田侏罗系中下统延安组3-1614.80～870.595.06强弱18～252葫芦素煤矿乌审旗东胜煤田侏罗系中下统延安组2-1630～6402.79弱弱303门克庆煤矿乌审旗东胜煤田侏罗系中下统延安组2-2中、3-1613～755、650～8002.24、4.49弱、强弱354巴彦高勒煤矿乌审旗东胜煤田侏罗系中下统延安组3-1610～6505.51弱弱65红庆河煤矿伊金霍洛旗东胜煤田侏罗系中下统延安组3-1583.55～861.906.25强弱40

续表4

序号矿井所在地区所在煤田含煤地层开采煤层号煤层埋深/m煤层厚度/m煤层冲击倾向性鉴定结果顶板冲击倾向性鉴定结果区段煤柱宽度/m6大强煤矿辽宁康北煤田白垩系下统三台子组1970～1 2000～7.85无强87老虎台矿辽宁抚顺煤田古城子组2、3、4、58050.60～110.50强——8恒大煤矿辽宁阜新太下、孙家湾400～9005.50、8.30———9红阳三矿辽宁红阳煤田山西组和太原组71 0822.15弱强31～4510大隆煤矿辽宁铁法煤田侏罗系75304.00～6.46——511大兴煤矿辽宁铁法煤田侏罗系阜新组7—1.90～6.95——612龙家堡煤矿吉林羊草沟煤田白垩系营城组3780～1 4540.85～7.45弱弱2013南山煤矿黑龙江鹤岗煤田白垩系城子河组15、18-26392.00～11.00、10.00～18.00弱弱3～514富力煤矿黑龙江鹤岗煤田白垩系城子河组18-26478.90弱强1.315兴安煤矿黑龙江鹤岗煤田白垩系城子河组11、17-16004.30～8.20、4.10～6.20弱弱10～2616峻德煤矿黑龙江鹤岗煤田白垩系城子河组17550～85012.00强强7～3217东荣二矿黑龙江集贤煤田白垩系城子河组175500.70～6.39弱弱018集贤煤矿黑龙江集贤煤田白垩系城子河组中段97020.80～2.29弱弱019东保卫煤矿黑龙江双鸭山煤田白垩系城子河组36460～6850.29～2.15弱强1520新兴煤矿黑龙江七台河煤田白垩系城子河组655000.70～1.20强弱—21孔庄煤矿江苏丰沛煤田二叠系下统山西组7、8600～8501.40～6.52、0.29～4.69弱——22龙东煤矿江苏大屯煤田二叠系下统山西组71 3004.50～5.50弱——23徐庄煤矿江苏滕县煤田二叠系山西组74605.50强—1024张双楼煤矿江苏丰沛煤田二叠系山西组91 0003.40强强—25田陈煤矿山东滕县煤田二叠系山西组3下7600～9.8弱——26滕东生建煤矿山东济东煤田二叠系山西组3下896～9612.66～8.11强强1027济二煤矿山东济宁煤田二叠系山西组3下1 0001.24～13.86强弱0～328安居煤矿山东济宁煤田二叠系下统山西组31 024～1 1862.00～3.80弱强029唐口煤矿山东济宁煤田二叠系山西组3上1 082～1 2223.47强弱830济三煤矿山东济东煤田二叠系山西组3下6453.20～5.80强弱—31七五生建煤矿山东滕县煤田二叠系山西组3上5802.90强弱432高庄煤矿山东巨野煤田二叠系山西组3上4604.60～6.50强弱20～6033新河煤矿山东巨野煤田二叠系山西组31 0365.49～10.55强弱534梁宝寺煤矿山东巨野煤田二叠系山西组31 0276.50强—435唐阳煤矿山东兖州煤田二叠系山西组3570～6265.76强弱—

36星村煤矿山东兖州煤田二叠系山西组31 2604.59～9.25强强50

续表4

序号矿井所在地区所在煤田含煤地层开采煤层号煤层埋深/m煤层厚度/m煤层冲击倾向性鉴定结果顶板冲击倾向性鉴定结果区段煤柱宽度/m37古城煤矿山东兖州煤田二叠系山西组31 0308.51强弱—38鲍店煤矿山东兖州煤田二叠系山西组3下460～5963.00～3.60弱4.5～6.039东滩煤矿山东兖州煤田二叠系山西组3550～6006.59～9.32弱弱0～340兴隆庄煤矿山东兖州煤田二叠系月门沟统山西组底部3—7.30～9.71———41南屯煤矿山东兖州煤田二叠系山西组3上331.5～403.53.20～5.59强弱1042华丰煤矿山东新汶煤田二叠系山西组41 3006.00强弱043良庄煤矿山东新汶煤田二叠系山西组4936.61.85——644华恒矿业山东新汶煤田二叠系山西组13—1.30——045孙村煤矿山东新汶煤田二叠系山西组41 4401.85～2.40弱弱2～346协庄煤矿山东新汶煤田二叠系山西组111 0811.65～1.74弱强447潘西煤矿山东莱芜煤田二叠系山西组3881.60～3.88强弱—48万福煤矿山东巨野煤田二叠系山西组3700～1 2000～9.76———49新巨龙能源山东巨野煤田二叠系山西组3864～9242.30～8.50弱弱8050彭庄煤矿山东巨野煤田二叠系山西组3下700～9001.40～4.00强弱4.551郭屯煤矿山东巨野煤田二叠系山西组39002.00强弱4.5～5.052赵楼煤矿山东巨野煤田二叠系山西组3700～1 2002.10～8.60强弱3.553龙郓煤业山东巨野煤田二叠系山西组31 027～1 0677.00弱弱8054耿村煤矿河南义马煤田侏罗系义马组2-3580～63218.50强强2055跃进煤矿河南义马煤田侏罗系义马组2-3600～1 0000.88-10.02强弱2056常村煤矿河南义马煤田侏罗系义马组2-3710～8407.90弱弱2057千秋煤矿河南义马煤田侏罗系义马组2-35600.20～18.99弱弱10、15、3058郭家河煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组3400～60011.57弱弱2559胡家河煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4640～8000.80～26.20强弱20～7060小庄煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4350～8500.80～35.02弱弱20～4561亭南煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4400～7001.00～22.34强强3062孟村煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4430～8903.70～26.02强弱3563高家堡煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4800～1 2500～15.00强弱664水帘洞煤矿陕西彬长煤田侏罗系中统延安组4310～44112.20弱—6～865小纪汗煤矿内蒙古陕北侏罗纪煤田侏罗系中统延安组2173.98～460.360.68～8.64弱弱3066海石湾煤矿甘肃窑街煤田侏罗统窑街组18004.00——067窑街三矿甘肃窑街煤田侏罗统窑街组2500～60027.41弱——

68王家山煤矿甘肃靖远煤田侏罗统窑街组2、46007.00～30.00、10.00～35.002(强)——

续表4

序号矿井所在地区所在煤田含煤地层开采煤层号煤层埋深/m煤层厚度/m煤层冲击倾向性鉴定结果顶板冲击倾向性鉴定结果区段煤柱宽度/m69山寨煤矿甘肃华亭煤田中侏罗统延安组550022.46强—670东峡煤矿甘肃华亭煤田中侏罗统延安组6875～93034.01———71陈家沟煤矿甘肃华亭煤田中侏罗统延安组5525～56113.32～54.49强—1272华亭煤矿甘肃华亭煤田中侏罗统延安组5430～66037.51强—6～2073新庄煤矿甘肃宁正煤田中侏罗统延安组8—————74砚北煤矿甘肃华亭煤田中侏罗统延安组5400～50018.20～54.50强—675核桃峪煤矿甘肃彬长煤田中侏罗统下部延安组89757.70～20.06———76乌东煤矿新疆准南煤田中侏罗统西山窑组B1-2、B3-60～1 100、0～1 20012.02～52.31、27.88B3-6(弱)B3-6(弱)077硫磺沟煤矿新疆准南煤田中侏罗统西山窑组下段4-5、9-15366～585、411～6714.64～11.06、28.01～38.83弱强4～6、负煤柱78一八九零煤矿新疆准南煤田八道湾组5、6125～140、107～1720～7.28、0～5.87—弱13～15、15～16

近10年来，随着我国东部煤矿开采向深部转移以及煤矿开发向西部转移，东部的山东省和黑龙江省成为我国冲击地压的重灾区，冲击地压矿井数量分别达到43个和14个；西部的陕西省和内蒙古自治区不断有新的冲击地压矿井出现。特别是彬长矿区和鄂尔多斯深部矿区，尽管开发历史不长，但冲击地压已成为这些矿区影响最大的典型灾害，多数矿井受到冲击地压的影响。近10年来鄂尔多斯地区发生冲击地压矿井的条件及灾害情况见表5。

表5 鄂尔多斯地区冲击地压矿井基本情况及灾害状况(截至2019年7月)

Table 5 Basic fact and disaster condition of rockburst mines in Ordos area (up to July 2019)

所在煤田含煤地层所在地区矿井开采煤层编号煤层埋深/m煤层厚度/m煤层冲击倾向性鉴定结果顶板冲击倾向性鉴定结果区段煤柱宽度/m东胜煤田侏罗系中下统延安组伊金霍洛旗乌审旗红庆河煤矿3-1583.55～861.906.25强弱40石拉乌素煤矿2-2上593.00～736.005.09弱弱6营盘壕煤矿2-2660.38～783.686.29弱弱—纳林河二号煤矿3-1580.004.65强强25巴彦高勒煤矿3-1610.00～650.005.51弱弱6母杜柴登煤矿3-1614.80～870.595.06强弱18～25门克庆煤矿2-2中、3-1613.00～755.00、650.00～800.002.24、4.49弱、强弱35葫芦素煤矿2-1630.00～640.002.79弱弱30红庆梁煤矿3-1—3.91弱弱20

在冲击地压研究方面，国家开始加大对冲击地压的投入，2010年设立了姜耀东为首席科学家的“973计划”项目“煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究”，2011年设立了谢和平为首席科学家的“973计划”项目“深部煤炭开发中的煤与瓦斯共采理论”。特别需要指出的是，进入“十三五”后，国家对科技项目进行了全面改革，不再设立国家科技支撑计划项目、“973计划”项目和“863计划”项目,统一改为国家重点研发计划项目。为此，科技部分别于2016年和2017年设立了有关冲击地压的项目，即2016年袁亮作为项目负责人的“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究”和2017年齐庆新作为负责人的“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”。国家在冲击地压方向上的科技投入不断加强。

此外，山东科技大学的谭云亮、河南理工大学的李化敏等对冲击地压也开展了一定的研究工作，但由于团队研究方向较多，使得在冲击地压研究方向上的成果并不十分突出。近几年来，华北科技学院、安徽理工大学的有关学者也开始对冲击地压产生兴趣，但目前尚未在全国形成有影响的团队。

煤矿也高度重视冲击地压的研究工作，历史上主要包括北京门头沟煤矿、新汶华丰煤矿、义马千秋煤矿、抚顺老虎台煤矿等。

直到现在，煤科总院团队和辽宁工程技术大学(以下简称辽工大，原阜新矿业学院)团队还是目前最为稳定和人数最多的团队，持续地从事冲击地压的研究工作。其中，煤科总院团队包括开采分院团队和安全分院团队。

截至目前，我国在冲击地压研究方向上，约共有500人取得博士或硕士学位，其中博士学位获得者约160人，硕士学位获得者340人。1999年至今各培养单位博士硕士人数及分布情况见表6， 1999年以来我国在冲击地压方向上每年取得博士学位人数及比例如图2所示。从1980年至今，我国共发表冲击地压相关学术论文共约4 900篇，其中近10年每年300～400篇，占论文总数的近70%。1980年以来冲击地压相关论文数量变化如图3所示，从图3可以看出，随着冲击地压问题的突出，冲击地压学术论文呈不断增加的趋势。

图2 1999年以来每年取得博士学位人数及比例Fig.2 Annual number and proportion ofdoctoral degrees since 1999

图3 1980年以来冲击地压相关论文发表数量(截至2019年7月)Fig.3 Number of published papers on rockburst since 1980(up to July 2019)

我国研究冲击地压的各单位发表学术论文数量统计情况见表7，按照冲击地压方向论文被引频次，选取了前35篇论文，代表性论文见表8。分析表6—表8可知，在培养冲击地压人才方面，中国矿业大学、辽宁工程技术大学和山东科技大学数量最多；在发表学术论文方面，中国矿业大学、辽宁工程技术大学和山东科技大学数量位居前三。但进一步分析被引频次最高的前35篇论文中可以看出，在被引频次前35篇论文中，共有8个单位，其中中国煤炭科工集团(煤科总院)和辽宁工程技术大学(阜新矿院)各占9篇论文，中国矿业大学7篇、北京科技大学4篇、中国矿业大学(北京)3篇、青岛建筑工程学院1篇、山东科技大学1篇、西安科技大学1篇，与其在行业中冲击地压研究地位基本一致。进一步统计该8个单位合计被引和下载总次数及占比情况(图4和图5)，可知各单位论文总被引频次和总下载频次分布基本与论文总数规律相一致。

同时，对我国出版的有关冲击地压方面的著作进行统计归纳，截至目前出版的冲击地压著作情况见表9(不完全统计结果)。截至目前我国共出版冲击地压著作约46部，主要是在2009年以后由煤炭工业出版社和中国矿业大学出版社出版。

在此不得不提的是，我国第一部冲击地压方面的专著是1959年由煤炭工业出版社出版、由林景云撰写的《抚顺胜利矿的冲击地压》[29]，这是一本系统介绍抚顺胜利煤矿冲击地压的专著，尽管只有38页，但其学术价值和历史内涵是极其厚重的。

表8 我国煤矿冲击地压研究领域代表性论文情况

Table 8 Representative papers in the field of coal bump research in coal mines in China

序号作者题名来源发表时间被引频次/次下载量/次单位1潘一山,李忠华,章梦涛我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究岩石力学与工程学报2003-11-305283 718辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)2姜耀东,潘一山,姜福兴,窦林名,鞠杨我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治煤炭学报2014-05-194467 992中国矿业大学(北京)3章梦涛冲击地压失稳理论与数值模拟计算岩石力学与工程学报1987-10-013931 282辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)4姜福兴,杨淑华,成云海,张兴民,毛仲玉,徐方军煤矿冲击地压的微地震监测研究地球物理学报2006-09-303072 725北京科技大学5窦林名,陆菜平,牟宗龙,秦玉红,姚精明冲击矿压的强度弱化减冲理论及其应用煤炭学报2005-12-252241 199中国矿业大学6潘一山,王来贵,章梦涛,徐秉业断层冲击地压发生的理论与试验研究岩石力学与工程学报1998-12-202221 487辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)7齐庆新,史元伟,刘天泉冲击地压粘滑失稳机理的实验研究煤炭学报1997-04-25200985中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)8齐庆新,陈尚本,王怀新,毛德兵,王永秀冲击地压、岩爆、矿震的关系及其数值模拟研究岩石力学与工程学报2003-11-301932 624中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)9潘俊锋,宁宇,毛德兵,蓝航,杜涛涛,彭永伟煤矿开采冲击地压启动理论岩石力学与工程学报2012-03-151781 732中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)10潘一山冲击地压发生和破坏过程研究清华大学1999-04-011763 644辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)

续表8

序号作者/主编题名来源发表时间被引下载单位11齐庆新,刘天泉,史元伟,吕家立冲击地压的摩擦滑动失稳机理矿山压力与顶板管理1995-12-30166766中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)12高明仕,窦林名,张农,王恺,郑百生冲击矿压巷道围岩控制的强弱强力学模型及其应用分析岩土力学2008-02-101651622中国矿业大学13蓝航,齐庆新,潘俊锋,彭永伟我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析煤炭科学技术2011-01-251492 480中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)14齐庆新,雷毅,李宏艳,冀贞文,刘军,潘俊锋,王永秀深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实践岩石力学与工程学报2007-07-151461 442中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)15潘一山,章梦涛冲击地压失稳理论的解析分析岩石力学与工程学报1996-12-301461 371辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)16潘岳,刘英,顾善发矿井断层冲击地压的折迭突变模型岩石力学与工程学报2001-01-30142759青岛建筑工程学院17潘一山,肖永惠,李忠华,王凯兴冲击地压矿井巷道支护理论研究及应用煤炭学报2014-05-19 1362949辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)18王恩元,何学秋,刘贞堂,窦林名,周世宁,聂百胜煤岩动力灾害电磁辐射监测仪及其应用煤炭学报2003-08-251351 167中国矿业大学19牟宗龙,窦林名,张广文,张士斌,李志华,张军坚硬顶板型冲击矿压灾害防治研究中国矿业大学学报2006-11-301331 438中国矿业大学20窦林名,何学秋,王恩元冲击矿压预测的电磁辐射技术及应用煤炭学报2004-08-25131789中国矿业大学21齐庆新,李晓璐,赵善坤煤矿冲击地压应力控制理论与实践煤炭科学技术2013-06-26 1261 614中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)22潘俊锋,毛德兵,蓝航,王书文,齐庆新我国煤矿冲击地压防治技术研究现状及展望煤炭科学技术2013-06-26 1242 792中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)23章梦涛我国冲击地压预测和防治辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2001-08-25124581辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)24曲效成,姜福兴,于正兴,鞠红阳基于当量钻屑法的冲击地压监测预警技术研究及应用岩石力学与工程学报2011-11-151211 577北京科技大学25窦林名,何学秋煤矿冲击矿压的分级预测研究中国矿业大学学报2007-11-151201 364中国矿业大学26姜耀东,赵毅鑫,何满潮,彭苏萍冲击地压机制的细观实验研究岩石力学与工程学报2007-05-151161 535中国矿业大学(北京)27章梦涛,宋维源,潘一山煤层注水预防冲击地压的研究中国安全科学学报2003-11-301151 126辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)28谭云亮,李芳成,周辉,韩宪军 冲击地压声发射前兆模式初步研究岩石力学与工程学报2000-08-30115862山东科技大学29黄庆享,高召宁巷道冲击地压的损伤断裂力学模型煤炭学报2001-04-25114824西安科技大学30潘一山,章梦涛用突变理论分析冲击地压发生的物理过程阜新矿业学院学报(自然科学版)1992-04-01113537辽宁工程技术大学(阜新矿业学院)31窦林名,何烨,张卫东孤岛工作面冲击矿压危险及其控制岩石力学与工程学报2003-11-30112914中国矿业大学32姜耀东,赵毅鑫我国煤矿冲击地压的研究现状:机制、预警与控制岩石力学与工程学报2015-11-151112 104中国矿业大学(北京)33姜福兴,苗小虎,王存文,宋加宏,邓建明,孟飞构造控制型冲击地压的微地震监测预警研究与实践煤炭学报2010-06-151081 543北京科技大学34齐庆新,彭永伟,李宏艳,李纪青,汪有刚,李春睿煤岩冲击倾向性研究岩石力学与工程学报2011-05-151051 444中国煤炭科工集团(煤炭科学研究总院)

35姜福兴,魏全德,姚顺利,王存文,曲效成冲击地压防治关键理论与技术分析煤炭科学技术2013-06-26 1031 696北京科技大学

图4 被引前35篇论文的各单位被引总次数及占比Fig.4 Total number and proportion of citations per institute of the first 35 papers cited

图5 被引前35篇论文的各单位下载总次数及占比Fig.5 Total number and proportion of downloads per institute of the first 35 papers cited

表9 我国冲击地压研究领域代表性专著情况Table 9 Representative monographs on coal bump research in China

序号专著作者出版年份出版社1抚顺胜利矿的冲击地压林景云1959煤炭工业出版社2冲击地压阿维尔申(苏联)1959煤炭工业出版社3煤矿冲击地压佩图霍夫(苏联)1980煤炭工业出版社4矿山压力和冲击地压布雷依诺(联邦德国),李玉生译1985煤炭工业出版社5冲击地压和突出的力学计算方法佩图霍夫(俄罗斯),段克信译1994煤炭工业出版社6冲击地压及其防治赵本钧,滕学军1995煤炭工业出版社7深井冲击地压及其防治潘立友,钟亚平1997煤炭工业出版社8煤矿冲击矿压及防治技术闵长江1998中国矿业大学出版社9冲击地压灾害非线性预测理论谭云亮,王春秋2000中国科学技术出版社10冲击矿压防治理论与技术窦林名,何学秋2001中国矿业大学出版社11岩石非线性动力学理论及其应用:岩石失稳破坏与冲击地压发生机理及预测尹光志,鲜学福,代高飞2004重庆大学出版社12煤矿开采冲击地压灾害防治窦林名,赵从国2006中国矿业大学出版社13冲击地压预测与防治实用技术潘立友2006中国矿业大学出版社14冲击地压预测及实用技术潘立友,张立均,刘先贵2006中国矿业大学出版社15冲击地压理论与技术齐庆新,窦林名2008中国矿业大学出版社16煤矿冲击地压控制技术张周权,吴兴荣,陈立高2008煤炭工业出版社17瓦斯煤层冲击地压防治技术与应用李忠华2009国防工业出版社18煤岩冲击动力失稳的机理和实验研究姜耀东2009科学出版社19复杂开采条件下冲击地压及其防治技术孙学会2009冶金工业出版社20煤层注水防治冲击地压的机理及应用宋维源,潘一山2009东北大学出版社21地质动力区划分张宏伟,韩军,宋卫华2009煤炭工业出版社22冲击矿压巷道围岩的强弱强结构控制原理高明仕2011中国矿业大学出版社23冲击地压矿井微地震监测试验与治理技术研究成云海,姜福兴2011煤炭工业出版社24强冲击危险矿井冲击地压灾害防治张寅2011煤炭工业出版社25煤矿冲击矿压强度的弱化控制原理陆菜平,窦林名2012中国矿业大学出版社26国外煤矿冲击地压防治与采掘工程岩层控制史元伟,齐庆新,古全忠2013煤炭工业出版社27顶板岩层诱发冲击矿压的机理牟宗龙,窦林名2013中国矿业大学出版社28深井开采岩爆灾害微震监测预警及控制技术王春来2013冶金工业出版社29大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究王旭宏2013煤炭工业出版社

续表9

序号专著作者出版年份出版社30采矿地球物理理论与技术窦林名2014科学出版社31冲击矿压灾害综合防治新技术与装备王桂峰,窦林名2014中国矿业大学出版社32冲击地压演化过程及能量耗散特征宋大钊,王恩元,何学秋,刘杰2015中国矿业大学出版社33冲击地压启动理论与成套技术潘俊锋,毛德兵2016中国矿业大学出版社34岩爆和冲击地压数值模拟与评估预测方法周辉,杨凡杰2016科学出版社35冲击地压地质机理与冲击危险性地质分区研究李书民,李松营,张万鹏,郭元欣,刘军2016煤炭工业出版社36断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警蔡武,窦林名2017中国矿业大学出版社37重大冲击地压缺陷防控理论潘立友,魏辉,陈理强2017天津科学技术出版社38微震能量在煤矿冲击地压灾害评价中的应用张明伟2017中国矿业大学出版社39厚层坚硬煤系地层冲击地压机理及防治研究杜学领,王涛2017中国矿业大学出版社40煤矿冲击矿压防治窦林名,牟宗龙2018科学出版社41煤矿冲击地压潘一山2018科学出版社42厚硬岩层矿井矿震与冲击复合动力灾害防控张明,姜福兴2018煤炭工业出版社43防治煤矿冲击地压细则国家煤矿安全监察局2018煤炭工业出版社44防治煤矿冲击地压细则解读潘一山,齐庆新,姜福兴,窦林名2018煤炭工业出版社45煤矿孤岛工作面冲击地压防治杨伟利,姜福兴,朱斯陶,翟明华2018煤炭工业出版社46地应力场测量及其对冲击地压的影响研究庞文杰2018煤炭工业出版社

关于冲击地压发生机理，是冲击地压研究中的最主要、最根本的内容之一，是冲击地压灾害评价、预测及防治的前提和理论基础。所谓冲击地压发生机理，即冲击地压发生的原因、条件、机制和物理过程[30]。最早提出的冲击地压发生机理，是1951年库克提出的强度理论，之后相继提出了刚度理论、能量理论、冲击倾向性理论、“三准则”理论、变形系统失稳理论和“三因素”理论等[30-31]。进入到21世纪后，我国学者又先后提出了强度弱化减冲理论、应力控制理论、冲击启动理论和冲击扰动响应失稳理论。在这些冲击地压的机理中，最经典的理论是强度理论、刚度理论、能量理论和冲击倾向性理论，均是早期德国、波兰、前苏联等国学者提出的。其中，强度理论以材料所受的载荷达到其强度极限就会开始破坏这一认识为基础，逐步发展到以“矿体—围岩”系统为研究对象，认为导致煤(岩)体破坏的决定因素不仅是应力大小，而是煤体与岩体强度的比值[32-36]。刚度理论认为矿山结构的刚度大于矿山负载系统的刚度是发生冲击地压的必要条件[35-37]。能量理论则认为矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗能量时，就会发生冲击地压[38]。冲击倾向性理论认为煤(岩)介质产生冲击破坏的固有属性是产生冲击地压的必要条件[39-41]。

我国对冲击地压的系统研究始于改革开放，其中李玉生[3,33]在总结了强度理论、能量理论和冲击倾向性理论的基础上，将三种理论结合起来，认为强度准则是煤岩体的破坏准则，能量准则和冲击倾向性准则是突然破坏准则，只有当这3个准则同时满足时，冲击地压才会发生。张万斌[42]在德国和波兰学者的研究基础上，通过中波国际合作研究，对冲击倾向性理论进行了完善和补充，提出符合我国煤矿实际的冲击倾向性指标。提出了冲击地压的变形系统失稳理论，认为冲击地压是煤岩体内高应力区的介质局部形成应变软化与尚未形成应变软化的介质处于非稳定状态时，在外界扰动下的动力失稳过程。齐庆新[6-10]提出了冲击地压“三因素”理论，认为冲击地压实质为具有冲击倾向性的煤岩结构体在高应力(构造应力、自重应力)作用下发生变形，局部形成高应力集中并积聚能量，在采动应力的扰动下，沿煤岩结构弱面或接触面发生粘滑并释放大量能量的动力现象。即冲击地压发生的影响因素众多，但有3个因素是引发冲击地压的主要因素，即冲击倾向性因素是“内在因素”，高应力集中与动态扰动是“力源因素”，煤岩体中软层的存在是“结构因素”。在“三因素”理论中，应特别强调的是，冲击地压的发生是煤岩层摩擦滑动过程中的瞬时粘滑，且煤岩体的层状结构和煤岩层间薄软层结构的存在，是导致冲击地压发生的主要结构因素。窦林名等[11-12]提出了冲击地压的强度弱化减冲理论，即通过采取措施，对煤岩体进行松散，降低其强度和冲击倾向性，使得应力高峰区向岩体深部转移，并降低应力集中程度，使发生冲击地压的强度降低，从而防止冲击地压的发生。齐庆新等[13-14]从冲击地压防治出发，通过大量工程实践，提出了冲击地压防治的“应力控制理论”，认为冲击地压问题实质上就是煤岩体的应力问题，控制冲击地压灾害的发生，实质上就是改变煤岩体的应力状态或控制高应力的产生，并据此对冲击地压矿井类型进行了划分。潘俊锋等[15]提出了冲击启动理论，认为冲击地压发生依次经历冲击启动、冲击能量传递、冲击地压显现3个阶段；采动围岩近场系统内集中静载荷的积聚是冲击启动的内因，采动围岩远场系统外集中动载荷对静载荷的扰动、加载是冲击启动的外因；可能的冲击启动区为极限平衡区应力峰值最大区，冲击启动的能量判据为Ej+Ed-Ec>0。潘一山[16]在总结30多年冲击地压理论研究成果的基础上，提出了冲击扰动响应失稳理论，认为冲击地压是煤岩变形系统在扰动下响应趋于无限大而发生的失稳，给出了冲击地压扰动响应失稳条件，并按扰动响应失稳理论推导出了圆形巷道发生冲击地压的解析解。

对于传统和较为广泛地被学术与工程界认可的上述国内外冲击地压发生机理，为便于比较，各种冲击地压发生机理的基本思想与数学描述见表10。

表10 冲击地压机理的基本思想与数学描述

Table 10 Basic thought and mathematical description of rockburst mechanism

序号理论理论条件1强度理论煤岩体部局应力超过极限强度,满足公式Pk=σc+τ0cot φexp2tan φxM -1 +σc2刚度理论应力加载时矿柱刚度大于围岩刚度3能量理论煤岩体力学平衡系统破坏能量大于消耗能量,满足Wk=W-Uc-Um +Ws 4变形失稳理论由煤岩体构成的力学系统,力学非稳定平衡状态下的失稳,满足公式δ2U=∫vsδdε TD δdε dv+∫viδdεTDep δdε dv≤05三准则理论冲击地压的发生需满足强度准则、能量准则和冲击倾向性准则,且这三个准则均与应力密切相关6三因素理论煤岩体的内在因素、结构因素和力源因素是发生冲击地压的必要条件7应力控制理论防治煤矿冲击地压,最关键是要准确测定采动应力,并有效控制采动应力,核心是比较应力梯度的变化,应力梯度用Δσn,t=σn,t2-σn,t1 /t2-t1 表示8强度弱化减冲理论降低应力集中,使得煤岩体弹性能小于最小冲击能,满足∂Ut∂t=AU't(σ)dσdt9冲击启动理论集中静载荷是内因,外界动载荷是外因,满足Ej+Ed-Ec>010扰动响应失稳理论若煤岩变形微小扰动增量ΔP导致塑性软化变形区或特征位移的无限增长,非稳定平衡系统失稳

注：Pk为煤体极限压力；σc为煤体单向抗压强度；τ0为煤体-围岩交界处黏结力；φ为煤体-围岩交界处的摩擦角；x为计算点与煤壁距离；M为采高； Wk为围岩释放的波动能；W为外力对围岩的做功；Uc为围岩应变能；Ws为采出的煤岩中储存的应变能；为支架弹性能；U为变形系统总势能；Vi为应变软化介质的体积；Vs表为其余非应变软化介质的体积；{dε}为应变增量矩阵；[D]和[Dep]均为介质的材料性质矩阵；Δσn,t为不同时刻每个测点的相对应力变化量；Δσn,t1和Δσn,t2分别为t1和t2时刻n点位置煤体的相对应力；A为与煤体弹性常数有关的参数，Ut为弹性应变能增量；Ej为采动围岩近场系统内集中静载荷；Ed为采动围岩远场系统外集中动载荷；Ec为岩体动力破坏所需要的最小载荷。

除上述冲击地压发生机理外，我国一些学者通过研究冲击煤岩的分形、断裂、损伤和突变等特征，对冲击地压发生机理进行了有益的探索。谢和平等[43]从损伤力学和分形概念上分析冲击地压的分形和物理机理，认为一个强的破坏实际上等效于煤岩体内破裂的一个分形集聚，这个破裂的分形集聚所需能量耗散E随分形维数D的减小而按指数律增加。张春晓等[44]，缪协兴等[45]认为，冲击地压是由岩(煤)壁附近的板裂结构的屈曲失稳破坏而形成的。尹光志等[46-48]从煤岩损伤力学出发，基于能量建立了冲击地压发生的必要条件。潘立友[49]将冲击地压的孕育过程分为3个阶段：弹性变形阶段、非线性变形阶段、扩容突变阶段，并建立了冲击地压的扩容模型。姜耀东等[50]根据非平衡态热力学和耗散结构理论，认为冲击地压是煤岩体系统在变形过程中的一个稳定态积蓄能量向非稳定态释放能量转化的非线性动力学过程。潘一山等[51]用突变理论的尖角型突变模型研究了冲击地压发生的物理过程，得到判断冲击地压发生的必要条件和充分条件。

对于煤矿冲击地压，为便于理论研究和工程防治，国际上通常将冲击地压分为2种类型，即应变型和滑移型[52]。这主要是对冲击地压自身的分类，而对于实际采矿工程，冲击地压的发生是极其复杂的，如何更有效地针对工程具体条件，对冲击地压进行分类，并进而采取有效措施进行防治，对工程而言是最有意义的事情。

对于冲击地压类型，不同国家的分类依据和分类方法是不同的，通常考虑冲击的性质和开采条件。在美国，将冲击地压分为压力型和震动型，压力型冲击地压是高应力脆性煤柱的静态压力超过煤体的破坏强度引起的，而震动型冲击地压是上覆岩层应力分布的剧烈变化或顶板破断造成煤体动态加载引起的。在波兰，冲击地压是按破坏发生的位置而划分为煤层冲击、顶板冲击和底板冲击[52-53]。

我国对冲击地压类型的划分目前还没有一个统一的标准，更多是的不同研究者从理论上给出冲击地压类型。比如，针对冲击地压发生在煤层还是岩层，将冲击地压分为煤层冲击地压和岩层冲击地压；根据应力种类和加载方式的不同，将冲击地压分为重力型、构造型、震动型和综合型；根据煤岩层失稳类型的不同，将冲击地压分为煤体压缩型、顶板断裂型和断层错动型[54]；依据冲击力源条件，将冲击地压分为岩爆型、顶板垮落型和构造型；根据材料与结构失稳的不同，将冲击地压分为材料失稳、结构失稳和滑移错动失稳[55]；根据冲击地压的发生过程，将其分为集中静载荷型和集中动载荷型[56]；根据煤层埋深，将浅埋煤层冲击地压分为静载型、动载型和叠加或混合型[57]，将深部开采冲击地压分为应变型、断层滑移型和坚硬顶板型[58]等。

通过对冲击地压现场的观察和理论分析，从防治冲击地压角度出发，在分析不同矿井不同类型冲击地压产生的应力条件的基础上，以如何控制采动应力为目标，将冲击地压分为以下5种类型，即5种冲击地压类型矿井[14]。

1)浅部冲击地压矿井：煤层埋深较浅，通常不超过400 m。静载作用不足以发生冲击地压，发生冲击地压的主要原因就是动载作用。

2)深部冲击地压矿井：煤层开采深度较大，通常大于600 m。采深产生的应力，加之采动应力集中，足以产生冲击地压。

3)构造冲击地压矿井：煤层受构造影响明显，褶曲、断层等构造使煤体的应力条件极其复杂而导致冲击地压的发生。

4)坚硬顶板冲击地压：煤层之上存在厚度超过10 m的厚层坚硬顶板，顶板积聚弹性能的能力强，从而使顶板在初次垮落或周期垮落过程中形成对煤层的高应力作用而发生冲击地压。

5)煤柱冲击地压矿井：由于煤柱的存在而导致应力高度集中，从而发生冲击地压。

上述5种类型冲击地压矿井，在实际工程中往往不是单一出现的，存在不同类型的组合。但无论是哪种类型，这样划分的目的是有效防治各种冲击地压问题，只要确定了冲击地压矿井的类型及其组合，就可以找到具体的防治冲击地压的方法和措施，从而实现对冲击地压的有效控制。

作为冲击地压研究的主要内容，冲击地压的监测对有效防治冲击地压至关重要。然而，冲击地压的监测不同于煤矿其他灾害的监测，因为水、火、瓦斯和煤尘的监测可以直接监测水、火、瓦斯和煤尘等物质的存在及其相关参数，而冲击地压是什么物质，监测什么参数，如何进行监测，一直是研究和思考的问题。

我国冲击地压的监测技术与装备是在学习和借鉴波兰和前苏联等国家的技术基础上，随着我国冲击地压矿井的增加和冲击地压研究的加强而发展起来的。最初的监测方法只有矿压监测法、流动地音法和钻屑法，随着1982年从波兰引进SAK地音监测系统和SYLOK微震监测系统[59-60]以及在此基础上的国产化实现，我国冲击地压监测才真正走上了系统化的发展道路。SAK地音监测系统和SYLOK微震监测系统功能参数见表11。

表11 SAK地音监测系统和SYLOK微震监测系功能参数

Table 11 Functional Parameter of SAK earth-sound monitoring system and SYLOK microseismic monitoring system

监测系统SAK-3SYLOK定位误差/m—142±53通道数16路地音信号和4路辅助测量开关量信号8路微震信号最大传输距离/km1010基本采样频率/kHz1010频带宽度/Hz200～2 5000.1～50.0存储器类型16K32K字长/bit1616体积/(mm×mm×mm×mm)2×0.6×0.8×1.8—

20世纪80年代末到90年代初，我国在引进波兰SAK微震监测系统、SYLOK微震监测系统的基础上，对其和SYLOK进行了国产化，成功研发国产化的DJ-地音监测系统和WJD-1微震监测系统[11]，系统功能参数见表12。与此同时，煤科总院北京开采所基于微机技术成功开发了MRB微震监测系统和MAE地音监测系统[61]。考虑到使用的灵活性和方便性，同时开发了BD4-I型便携式矿用地音仪[62]，其功能参数见表13。

表12 DJ-1、WJD-1系统功能参数Table 12 Functional parameter ofDJ-1 and WJD-1 systems

监测系统DJ-1WJD-1通道数1616最大传输距离/km≥10≥10基本采样频率/kHz140～180140～180频带宽度/Hz30～2 5000.1～50.0存储器容量/MB4040存储器字长/位1616发送器增益/dB>45>72体积/(mm×mm×mm)0.6×0.8×1.80.6×0.8×1.8

表13 BD4-I型便携式矿用地音仪功能参数Table 13 Functional parameter of BD4-I portable earth-sound instrument

序号参数数值1单通道监测范围/m1002一次连续工作时长/h243频带宽度/Hz200～2 0004灵敏度/(V·cm-1·s-1)0.325体积/(mm×mm×mm)278×155×806质量/kg4.87通道数48放大倍数60～1 200六档可调10采样频率/Hz8 00011存储器类型64 KB

由于20世纪90年代至21世纪初这10余年间煤炭行业持续低迷，煤矿对冲击地压监测技术与装备的投入明显不足，导致这些冲击地压监测仪器和装备大部分没有得到大范围推广应用，只有BD4-I型矿用便携式地音仪在冲击地压矿井得到了较为广泛的应用，绝大多数严重冲击地压矿井都使用该仪器进行了冲击危险性监测和预测工作。

进入21世纪以后，随着国家经济的持续增长，煤炭市场持续向好，一方面煤矿开采强度显著加大，冲击地压矿井不断增加，另一方面，国家改变了煤矿安全的监察体制，成立了国家煤矿安全监察局，煤矿对安全较以往更加重视，从而使煤矿和科研单位加大了对冲击地压监测技术与装备的投入力度。为此，一方面从波兰引进了ARAMIS微震监测系统和ARES地音监测系统[63]，另一方面天地科技股份有限公司开采所事业部在国内率先研发成功KMJ-30采动应力监测系统[64]。这些装备的引进与研发的成功，推动了我国煤矿冲击地压矿井监测技术与装备水平的提升。此后，波兰SOS微震监测系统[65]和加拿大的ESG微震监测系统[66]也相继引进，天地科技股份有限公司开采设计事业部的KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统[67]、煤炭科学研究总院安全分院的KJ768微震监测系统[68]、北京科技大学的KJ551煤矿微地震监测系统[69]、KJ550冲击地压在线监测系统[70]等微震与采动应力监测技术与系统也相继投入到实际冲击地压监测应用中，从而使我国煤矿冲击地压监测技术与装备水平在10多年的时间里达到了国际先进水平。截至2018年12月，全国90%以上的冲击地压矿井都装备了微震监测系统和采动应力监测系统或应力在线监测系统。我国目前较为广泛使用的地音与微震监测系统的特性对比见表14，采动应力监测系统特性对比见表15。

表14 微震、地音监测系统特性对比Table 14 Characteristic contrast of microseismic and earth-sound monitoring system

编号系统型号生产地系统类型监测范围/m定位精度/m频带宽度/Hz通道数特点1ARAMIS M/S波兰微震800～1 00020～500.1～200.0——2SOS波兰微震800～1 00020～500.1～300.0——3ESG加拿大微震0～50010～500.1～500.0—本质是地音4ISSI南非微震——0.1～2 000.0——5IMS澳大利亚微震———4/8—6KJ768煤科总院微震0～2 0008～100.1～1 500.0最大80自激震源提高定位精度7BMS北京矿冶研究院——————8KJ551北京科技大学微震0～8008～201～1 50012—9SinoSeiSm中科院武汉岩土所微震——10～1 0008高精度PTP+GPS(北斗)授时10ARES/5E波兰地音——28～1 5008—

表15 我国煤矿使用的采动应力监测系统特性对比

Table 15 Characteristic contrast of mining stress monitoring system used in coal mines in China

序号系统型号研发单位监测方式传输方式应力量程/MPa特点1KJ21天地科技股份有限公司压磁式/压电式有线/无线0～30—2KJ820煤炭科学研究总院分布式光纤光栅有线0～30一孔多点3KJ29煤炭科学研究总院压电式有线/无线0～30—4KJ616山东恒安电子科技有限公司压电式有线0～25—5KJ653尤洛卡精准信息工程股份有限公司压电式有线/无线0～30—6KJ550北京安科兴业科技股份有限公司压电式有线/无线0～30深浅孔布置

在此，值得一提的是，近年来，随着冲击地压监测预警技术与装备在冲击地压矿井的广泛应用，冲击地压有关监测预警理论与方法的研究得到了发展，代表性的学者主要有窦林名[71-75]、刘少虹[76-79]和刘金海[80-81]等。窦林名的工作突出表现为建立了煤岩冲击破坏的多信息归一化预警力学模型，基于煤岩破坏的不同裂隙发展阶段与微震、应力、声电等参量响应的关系，结合弹性波CT成像技术与煤岩震动的微震采集，提出了定期反演空间应力场(静载)的“震动波CT”预警方法，形成了冲击地压“应力场-震动波场”综合监测预警技术，并在义马矿区和大屯矿区等开展工程应用，综合预测准确率达到了80%以上；刘少虹的研究工作突出表现为突破传统微震、地音及电磁监测的局限，从理论上研究了基于地音监测与电磁波CT探测的掘进工作面冲击危险性层次化评价方法和基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法，克服了单一监测或探测手段的评价方法在掘进工作面应用中存在的不足，实现了采掘巷道冲击危险等级的确定及危险区域的划分和掘进工作面冲击地压实时预警及危险区域精准划分，提高了掘进工作面冲击地压评价的效率与准确性，实际工程应用效果良好；刘金海的研究重点是基于冲击地压多参量实时在线观点，强调震动场、应力场联合监测技术和“全频广域”震动监测技术，实现冲击地压的“宏观—区域—局部—点”全局“无缝”监测。

我国冲击地压的防治方法与技术的发展比较缓慢。20世纪80年代到90年代末，冲击地压防治的方法主要有合理开采布置、保护层开采、煤层注水、煤层卸载爆破、宽巷掘进等。顶板深孔爆破等技术由于受钻机等条件的限制，实际工程应用较少。

进入21世纪，煤矿冲击地压防治方法与技术有了一定的进步，一方面学习煤与瓦斯突出的区域与局部相结合的防治方法，另一方面，由于钻机等装备与技术的提升，使得顶板深孔爆破技术、顶板水压致裂和顶板定向水压致裂技术等得到了迅速推广应用。

大量实践表明，防治冲击地压，本质上就是控制煤岩体的应力状态或降低煤岩体高应力的产生。从生产实际出发，冲击地压的防治包括2类，一类是区域防范方法，另一类是局部解危方法。代表性的区域防范方法包括合理开拓开采布置和保护层开采等，局部解危方法包括煤层注水、煤层大直径钻孔卸压、煤层卸压爆破、顶板深孔爆破、顶板水压致裂与定向水压致裂技术等。其中这些局部解危方法已在我国大部分冲击地压矿井得到了推广应用，而作为区域防范方法，保护层开采方法在适合条件的矿井得到了应用，而合理开拓开采布置方法在传统的冲击地压矿井生产中得到了一定的应用，而在鄂尔多斯深部矿井、彬长矿区深部矿井的设计中尚未得到应用，从而导致近年来开采的矿井发生了冲击地压灾害。目前，个别矿井正在调整矿井开拓部署，以改变因矿井设计缺陷导致冲击地压发生的状况。

1)合理开拓开采布置。初期的工作面开采方式、煤柱留设等不合理往往会造成工作面附近形成局部应力高度集中，导致煤岩体内积聚大量的弹性能，易发生冲击地压事故。因此冲击地压煤层开采应保证：①采区开采顺序合理，避免遗留煤柱和岛形煤柱；②采区内部工作面同方向推进；③开拓或准备巷道、永久硐室、上下山等布置在底板岩层或无冲击危险煤层；④采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法；⑤工作面采用具有整体性和防护能力的可缩性支架。

2)保护层开采。保护层开采是在煤层群开采条件下，首先开采无冲击危险性或冲击危险性较小的煤层，由于其采动影响，使其他有冲击危险的煤层应力卸载，降低采掘过程中发生冲击的可能性。实践表明，保护层开采技术是最有效的战略性措施，有冲击地压的主要国家，如苏联和波兰等，对这种该方法的原理和实施参数进行了深入广泛的研究，取得了显著的应用效果。在我国冲击地压比较严重的矿井中，新汶华丰煤矿自1992年首次发生冲击地压以后，经过10多年的深入研究和实践探索，通过实施保护层开采技术，实现了矿井冲击地压的有效防治，是我国冲击地压防治矿井的典范。

作为区域防范方法，合理开拓开采布置和保护层开采方法并不是新技术和新方法，是传统的技术方法。尽管如此，由于区域防范方法是在开采设计阶段通过合理的开拓开采布置或保护层开采避免煤岩体产生高应力，因此，如果开采设计阶段没有从区域防范的角度考虑冲击地压的防治问题，或者说开拓开采方式一经形成就难于改变，冲击地压防治的困难将显著加大。

近10多年来，我国在陕西彬长矿区和鄂尔多斯深部矿井的开采中，由于缺乏防冲理念，使得绝大多数矿井没有从区域防范冲击地压的角度进行矿井设计，从而导致煤层回采时发生冲击地压，如门克庆煤矿、纳林河二号煤矿、巴彦高勒煤矿、高家堡煤矿、胡家河煤矿、孟村煤矿等，这些煤矿的冲击地压均是开拓开采布置不合理造成的。

从目前我国的冲击地压矿井看，绝大多数矿井在区域防范方法上重视不够，导致冲击地压事故频发，严重影响煤矿安全生。调整开拓开采布置，实现冲击地压的区域防范，是这些矿井今后5年必须完成的任务。

1)煤层大直径钻孔卸压法。煤层大直径钻孔卸压技术是指在煤岩体内应力集中区域或可能形成应力集中的煤层中实施直径通常大于95 mm(目前小于150 mm)的钻孔，通过排出钻孔周围破坏区煤体变形或钻孔冲击所产生的大量煤粉，使钻孔周围煤体破坏区扩大，从而使钻孔周围一定应力区域煤岩体的应力集中程度下降或者高应力转移到煤岩体的深处，实现对局部煤岩体进行解危的目的。这种方法就是在煤岩体未形成高应力集中或不具有冲击危险之前，实施卸压钻孔，使煤岩体不再形成高应力集中或冲击危险区域。这种方法目前在我国几乎所有的冲击地压都得到了推广应用，主要是在巷道掘进过程中实施或在支承压力影响区以外的工作面巷道中实施。

2)顶板深孔断裂爆破法。厚坚硬顶板的存在是造成冲击地压发生的主要原因。顶板深孔断裂爆破技术就是通过在巷道对顶板进行爆破，人为地切断顶板，进而促使采空区顶板冒落，削弱采空区与待采区之间的顶板连续性，减小顶板来压时的强度和冲击性，达到防治冲击地压的目的。这种方法对防治冲击地压是一种较为有效的方法，但由于近年来我国加强了对炸药的管理，使得炸药无法满足实际工程需要，导致这种方法的应用范围受到限制。

某矿2005年实施顶板深孔爆破过程中，安装在煤层中的钻孔应力计监测结果如图6所示。从结果可以清楚地看到，实施顶板深孔爆破后，导致顶板发生垮断，煤体的应力因顶板垮断而发生阶段性下降。

图6 煤体相对应力监测结果Fig.6 Monitoring results of relative stress of coal mass

3)顶板水压致裂法和顶板定向水压致裂法。顶板水压致裂技术是处理顶板的一种方法，原理与顶板深孔爆破技术大体相同，只不过顶板深孔爆破技术使用的是炸药，炸药的爆轰使顶板断裂或破碎，而顶板水压致裂技术是顶板在高压水的作用下产生裂隙并扩展，甚至断裂，从而使顶板的应力状态发生改变。顶板定向水压致裂技术与顶板水压致裂技术最大的不同就是能够人为控制顶板的断裂位置。特别是近5年来，由于炸药不能满足工程实际需要，顶板水压致裂技术迅速在冲击地压矿井得到推广应用。目前，绝大多数较为严重的冲击地压矿井均使用水压致裂技术处理顶板。

我国煤矿顶板定向水压致裂技术于1997年从波兰引进，但真正在我国进行推广应用是近10年的事[82]。这种方法是在顶板岩体中产生定向裂缝(这些预成裂缝的空间方位是精确确定的，预成裂缝方位确定了岩层中裂隙的发展方向)，在较短的时间内，采用高压水将顶板岩体沿预先切割的初始裂缝破裂，形成一定尺寸和形状的块体或分层，压裂原理如图7所示。

图7 定向水压致裂原理Fig.7 Principle of directional hydrofracturing

定向水压致裂技术处理坚硬顶板提供了一种简单、有效的改变岩石物理属性的方法，而且成本较低，利用定向压裂技术把坚硬顶板分层或切断，破坏岩层和围岩的结构及其完整性，实现了高集中应力的转移与释放，同时增加了能量传递过程的衰减程度，有效控制了冲击地压发生的应力条件和能量条件。

我国在冲击地压灾害事故方面的法律法规，在1987年以前是空白，甚至《煤矿安全规程》中都没有专门的述及。

1987年，在原煤炭工业部的主持下，在相关单位的大力支持下，结合相关研究成果，并参考波兰、德国和原苏联的相关法律法规，煤炭工业部发布了《冲击地压煤层安全开采暂行规定》和《冲击地压预测和防治试行规范》[83-84]。这2个相关规范直到2018年5月才在国家煤矿安全监察局发布《防治煤矿冲击地压细则》[85]后废止。

2000年，煤科总院北京开采所在总结近20年的研究成果基础上，制订了煤炭行业标准《煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法》(MT/T 174—2000)和《岩石冲击倾向性分类及指数的测定方法》(MT/T 866—2000)[86-87]，使我国在冲击地压方面有了行业标准，但是关于冲击地压的法规和标准体系还很不系统且不够完善。

2004年，随着我国2002年煤矿安全监察监管体制的改变和对煤矿冲击地压的重视，在国家安全监督管理总局、国家煤矿安全监察局的主持下，在新修订的《煤矿安全规程》第一章中设置了专门的第六节“冲击地压煤层开采”，共10条，对冲击地压煤层开采过程中的冲击倾向性鉴定、预测和防治作了规定，对指导煤矿冲击地压的防治起到了积极的作用。

2007年，由煤科总院开采分院牵头，对冲击地压标准进行了统一安排，规划了《冲击地压测定、监测与防治方法》系列标准，共14个部分，并于2010年9月26日由国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会共同发布了中华人民共和国国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法 第1部分 顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法》(GB/T 25217.1—2010)[88]和《冲击地压测定、监测与防治方法 第2部分 煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法》(GB/T 25217.2—2010)[89]2个冲击地压标准。至此，我国在冲击地压方面有了国家标准。

2013年，鉴于原煤炭工业部1987年发布的《冲击地压煤层安全开采暂行规定》和《冲击地压预测和防治试行规范》已无法适应科学技术发展和我国冲击地压灾害的现状，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局组织有关单位和相关专家开始开展《煤矿防治冲击地压规定》的起草工作，但由于2014年初国家准备全面修订《煤矿安全规程》，使得这项工作暂停。

2014年，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局对《煤矿安全规程》进行了全面修改，将冲击地压防治作为单独一章列示，即第三编第五章冲击地压防治，共25条，具体包括一般规定、冲击危险性预测、区域与局部防冲措施、冲击地压安全防护等部分，全面系统地对冲击地压防治中相关技术管理作了明确说明。新的《煤矿安全规程》[90]已于2016年10月1日起执行。

2016年底，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局组织有关单位和相关专家重新开展《煤矿防治冲击地压规定》的起草工作，在2013年《煤矿防治冲击地压规定》起草工作的基础上，经过2017年全年和2018年第一季度的编写工作，2018年5月2日国家煤矿安全监察局发布了《防治煤矿冲击地压细则》[85]。这个细则对《煤矿安全规程》第三篇第五章中的全部条款进行了进一步的细化，从而形成了包括总则，一般规定，冲击危险性预测、监测、效果检验，区域与局部防冲措施，冲击地压安全防护措施和附则在内共87条系统的冲击地压防治规范。该细则已于2018年8月1日开始实施。

2018年，《冲击地压测定、监测与防治方法》系列标准中第3部分至第14部分的编写工作已近尾声。这项工作在2013年启动，由煤科总院安全分院牵头组织煤炭行业科研机构、高校和企业共20余家单位共同开展标准起草工作。目前已完成送审稿的编写工作，将由国家标准化委员会报批。《冲击地压测定、监测与防治方法》国家标准明细，见表16。

表16 冲击地压系列国家标准Table 16 National standard list of coal bump series

序号标准号标准状态1GB/T 25217.1冲击地压测定、监测与防治方法第1部分:顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法2010年实施2GB/T 25217.2冲击地压测定、监测与防治方法第2部分:煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法2010年实施3GB/T 25217.3冲击地压测定、监测与防治方法第3部分:煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法已报批4GB/T 25217.4冲击地压测定、监测与防治方法第4部分:微震监测方法已报批5GB/T 25217.5冲击地压测定、监测与防治方法第5部分:地音监测方法已报批6GB/T 25217.6冲击地压测定、监测与防治方法第6部分:钻屑监测方法已报批7GB/T 25217.7冲击地压测定、监测与防治方法第7部分:采动应力监测方法已报批8GB/T 25217.8冲击地压测定、监测与防治方法第8部分:电磁辐射监测方法已报批9GB/T 25217.9冲击地压测定、监测与防治方法第9部分:煤层注水防治方法已报批10GB/T 25217.10冲击地压测定、监测与防治方法第10部分:煤层钻孔卸压防治方法已报批11GB/T 25217.11冲击地压测定、监测与防治方法第11部分:煤层卸压爆破防治方法已报批12GB/T 25217.12冲击地压测定、监测与防治方法第12部分:开采保护层防治方法已报批13GB/T 25217.13冲击地压测定、监测与防治方法第13部分:顶板深孔爆破防治方法已报批14GB/T 25217.14冲击地压测定、监测与防治方法第14部分:顶板定向水压致裂防治方法已报批

2019年7月16日，山东省省长龚正以省政府第325号令签发《山东省煤矿冲击地压防治办法》，该办法自2019年9月1日起正式施行，既是全国首部煤矿冲击地压防治省级规章，也是山东煤矿防治冲击地压工作的里程碑。该办法立足山东冲击地压灾害防治实际，将煤矿冲击地压灾害防治的经验做法以及事故教训上升为法规条文，对比行业相关规定更加细化、严格，且更具针对性。经过近30年的冲击地压防治相关法律法规的建设，我国冲击地压防治法律法规体系基本建成。

改革开放40年来，几代冲击地压研究人员一直与冲击地压作斗争，投入了大量的人力物力，为冲击地压的防治做出了重要贡献。我国在冲击地压研究队伍、冲击地压发生机理、冲击地压监测技术与装备、冲击地压防治技术与装备、冲击地压法律法规与标准等方面取得了重大的进步，我国冲击地压理论与技术体系初步形成。

经过多年的科学研究和生产实践，我国煤矿冲击地压防治工作逐步形成如下步骤：① 开采前矿井及煤层冲击危险性预评估；② 矿井当前及未来采掘状态下的煤岩冲击危险性静态评价与动态评价；③ 矿井开采前的初步设计和开采后的采掘方案及支护设计优化；④ 开采过程中不同等级冲击危险区域监测预警；⑤ 开采过程中不同等级冲击危险区域卸压解危；⑥ 解危效果检验；⑦ 构建防冲管理体系；⑧ 日常防冲经验汇总。

在具体做法上，冲击危险性评价过程应结合矿井地质赋存、开拓部署、回采工艺等具体条件，通过工程类比、多因素分析、综合指数法、可能性指数法、数值模拟等方法，对于矿井、煤层、采(盘)区、工作面、永久硐室等不同尺度下发生冲击地压的可能性进行综合评价；基于危险区域评价结果，开展井田开拓部署及回采设计、采煤方法及工艺、应急及通信系统等方面的优化；同时根据不同冲击危险等级选择合理的监测手段、监测指标及预警值，进一步实施有针对性的卸压解危措施，解危后开展效果检验以确保卸压效果。防冲管理体系包括成立冲击地压防治管理部门和冲击地压防治专职施工队伍，需开展编制冲击地压防治年度和未来规划、防冲新技术和新工艺研究、防冲教育培训、防冲经验的定期总结等工作。

冲击地压是采矿工程实践中的煤岩动力灾害，具有极强的工程实践特性。最近10多年来，我国在加强冲击地压理论研究的同时，对工程实践较为重视，各种监测方法与防治方法在实际冲击地压矿井得到了推广应用。

8.1.1 矿压监测

矿压监测是冲击地压监测的基础工作，可以综合反映回采工作面或巷道支架(支柱或支护体)与围岩间的相互作用关系。矿压监测一般监测支架工作阻力与下缩量、安全阀开启率、底板比压、端面距、顶板离层与顶底板移近量、支承压力(煤层应力)分布、锚杆(索)受力、巷道水平变形、顶板初次来压步距和周期来压步距、应力集中系数等。

对于矿压的研究，我国是在借鉴原苏联以库兹涅佐夫为代表的铰接岩块理论[91]的研究成果基础上，针对煤矿开采提出了以钱鸣高为代表的砌体梁理论[92]、以宋振骐为代表的实用矿压理论[93]和以史元伟研究员为代表的回采工作面的围岩控制原理和实用技术[94]，有效地指导了我国煤矿岩层控制、矿压和巷道支护理论与实践。近20年来，我国在矿压研究方面又取得了新的进展，具体包括关键层理论[95]、巷道锚杆理论[96]和巷道蝶形塑性区理论[97]，是对以往矿压理论的发展和创新。在矿压理论的指导下，我国煤矿回采工作面与巷道支护技术与装备得到了迅猛发展，液压支架由30年前以进口为主发展到现在完全国产且支撑高度达到世界第一的8.8 m、成组多架同步自动控制[98]；巷道支护实现全锚杆化且锚杆强度达到800 MPa、变形率达到15%，实现支架与围岩的合理相互作用[99]。

对于冲击地压而言，煤岩体的应力状态是最核心的，通常通过测定煤层的应力即采动应力来实现，这在后文中有专门论述。此外，对于指导冲击地压的矿压监测，回采工作面的支架工作阻力是反映开采过程中覆岩运动最直接的监测参量，可以综合反映出回采工作面煤层及顶板岩层的受力状态、断裂情况等。

内蒙古鄂尔多斯地区某煤矿主采3-1煤层，但上覆2-2煤由于房柱式开采，采空区内遗留有大量煤柱，二者层间距为30.0～41.8 m。该矿工作面在过上覆遗留煤柱时，发生多起压架事故甚至发生动力现象，严重影响回采工作面安全生产。为分析该条件下工作面矿压显现规律，有效预防今后发生冲击地压灾害，通过矿压监测，研究了31201工作面过煤柱期间的矿压显现规律与特征。

为了直观反映该工作面在过集中煤柱期间的来压情况，每隔5架选取1个支架记录每割一刀煤的循环末阻力，并将其与工作面距主回撤通道的距离相匹配绘制成支架循环末阻力云图，如图8所示。

图8 工作面过集中煤柱期间支架循环末阻力云图Fig.8 Cloud picture of cyclic resistance of support during passing concentrated coal pillar of working face

2014年整个工作面过集中煤柱前矿压显现规律见表17。该工作面在此期间上部平均来压步距为13.24 m，中部平均来压步距为16.54 m，下部平均来压步距为14.02 m，总体平均来压步距为14.60 m，平均来压持续长度3.03 m。采用同样方法，得到工作面过集中煤柱期间矿压显现规律，即工作面总体平均来压步距为17.09 m，平均来压持续长度为4.20 m。通过对比分析过煤柱前和过煤柱期间的矿压规律可清楚地知道工作面过煤柱期间来压步距明显增大，来压持续长度增加，覆岩垮落长度加大，能量大量积聚。因此，工作面因过煤柱期间覆岩能量集中释放而使冲击危险性增加，甚至容易造成大面积压架事故。为此，在此分析基础上，通过采取相应措施使煤柱的能量得到释放，使来压明显减弱，从而避免压架或冲击事故的发生。

8.1.2 微震监测

在开采过程中，煤岩体发生变形破坏和能量释放等物理现象，其中以弹性波形式向外传递的声波等震动波包含微震。微震事件的震动频率通常在0～150 Hz，能量常大于100 J。根据微震现象与煤岩体破裂应力关系，可以对区域范围煤岩体破裂情况进行监测，通过微震事件的分布规律，来判断采掘区域的冲击危险情况，从而指导冲击地压的监测预警与防治工作。

微震监测技术由于通常监测较大能量的破坏或震动事件而往往用于矿井区域冲击危险性监测，拾震器的有效接收距离通常不小于500 m，甚至可以达到3 000 m。

据不完全统计，微震监测作为冲击地压监测的有效方法，已在我国得到广泛应用，全国使用微震监测系统的冲击地压矿井已有100多个，其中ARAMIS微震监测系统约60套，SOS微震监测系统约50套，KJ768微震监测系统约20套，还有其他微震监系统约20套。有一部分冲击地压较为严重的矿井，常安装2套不同型号的微震监测系统。

表17 工作面过集中煤柱前矿压显现规律Table 17 Law of strata behavior before passing concentrated coal pillar of working face

来压日期来压位置至回撤通道距离/m来压影响支架编号来压步距/m持续长度/m3月3日上部来压888.6830—6513.284.19中部来压887.9870—11014.673.50下部来压884.48115—14511.185.593月5日上部来压873.2230—5515.456.90中部来压871.6765—10516.316.14下部来压868.56110—14015.926.143月6日上部来压860.9530—6012.270.703月9日上部来压843.3160—6517.640.72中部来压845.4890—10515.475.01下部来压844.76105—12023.814.313月10日上部来压832.3350—6010.990.70中部来压830.5865—7514.902.10下部来压834.65130—14510.111.443月12日上部来压819.9555—6012.380.70下部来压821.65110—13012.995.013月14日上部来压809.2545—6510.700.70中部来压809.2565—10521.330.70下部来压809.25110—11512.402.85

在微震监测技术方面，随着微震监测系统在全国冲击地压煤矿的推广应用，促进了微震监测理论与技术的发展，具体包括微震台站的布置、微震定位方法与精度的提高、微震信息分析与预警指标的获得等，代表性的学者包括欧阳振华[100]和夏永学[101]等。齐庆新、欧阳振华创造性地提出了自震式微震监测系统的概念，引入自激震源，实现了微震监测精度的提高；夏永学基于大量的现场微震监测数据，系统分析了5个微震指标的特征并用于冲击地压预测，尤其指出缺震可预测冲击地压，且冲击地压发生过程中存在明显的缺震现象(图9)。

图9 微震监测中的缺震现象Fig.9 Lack-of-shock phenomena in microseismic monitoring

义马千秋煤矿是我国典型冲击地压矿井，1991年首次发生冲击地压，但由于当时对安全的重视程度不够和煤矿经济条件所限，冲击地压投入严重不足。近10多年来，随着开采深度的不断加大，冲击地压灾害日益突显。矿井开采2号特厚煤层，煤厚平均13.81 m，最厚达38.48 m，其中21141工作面煤层厚度平均25 m。煤层埋深超过800 m，2号煤层及顶板具有强冲击倾向性。2号煤层基本顶为厚度16 m的细砂岩，之上约160 m为厚度40 m左右的巨厚砾岩层，同时，矿井地质构造较为复杂，尤其是靠近深部具有贯穿整个矿区的F16大型逆断层，二者均直接影响冲击地压的发生。

为了监测与预警预报回采工作面的冲击地压，千秋煤矿引进了波兰ARAMIS微震监测系统，用于监测21采区各回采工作面的冲击地压[102]。在21141工作面的掘进和回采过程中，冲击地压时有发生，微震事件高发在如图10所示的3个区域，即I区、II区和III区(红框从左到右)。其中I区是采动影响高应力区，微震活动与采动应力密切相关；II区是应力异常区，是千秋煤矿冲击地压高发区；III区是多次采动影响下山煤柱区，也发生过多次破坏和冲击地压。

综合千秋煤矿21采区开采实践，共发生冲击地压10余次，其中发生了2次大范围的冲击地压，即2008年“6·5”发生在21201工作面下平巷掘进期间死亡9人、破坏巷道105 m的冲击地压，2011年“11·3”发生在21221工作面下平巷掘进期间死亡10人、破坏巷道230 m的冲击地压。每次冲击地压特别是这2次大的冲击地压发生前，均表现出微震事件增多、微震能量增大的趋势，且与提前确定的冲击危险区相一致性。

图10 ARAMIS微震监测系统监测结果Fig.10 Monitoring results of ARAMIS microseismic system

8.1.3 地音监测

地音监测与微震监测相类似，也是监测煤岩体破坏产生的弹性波，只不过震动事件的能量一般小于100 J，震动频率通常大于100 Hz。相比微震现象，地音频率高、能量低。根据地音现象与煤岩体应力关系，可以对局部范围煤岩体的破裂震动进行监测，通过统计地音事件频次和能量，来判断监测范围的冲击地压危险情况，从而指导冲击地压的监测预警与防治工作。

地音监测技术通常用于矿井局部冲击危险性的监测，地音探头的有效接收距离通常小于100 m，主要用来监测掘进工作面前后100 m范围内的冲击危险性。

由于煤矿开采受采动影响大、采动关系相对于其他隧道工程复杂、地音数据量大且干扰严重等问题，加之煤矿安全管理中更加注重宏观、区域性的安全管理，使得地音监测技术在我国煤矿应用不像微震监测那样普遍。目前，据不完全统计，全国使用地音监测系统的冲击地压矿井约不超过20个，其中主要包括ARES-5地音监测系统等。

我国对地音监测的研究不如微震监测充分，更多的是在实验室条件下对煤岩样的声发射特征开展研究，而针对实践的应用基础研究不多。一方面是因为地音更多只用于监测煤岩体的微小破坏，另一方面是因为地音的主频范围更多地与煤矿井下人为活动、机械与电气干扰混合在一起，从而使其应用受到一定限制。尽管如此，地音监测用于煤矿冲击地压的预测预警还是取得了一定的进步，早期代表性的研究开创了地音监测系统在我国煤矿冲击地压的应用[103]，近期代表性的学者包括王元杰[104]和夏永学[105]等。王元杰针对华丰煤矿的开采条件，对地音探头的布置、地音发生规律及其与地表下沉的对应关系等开展了有益的探索；夏永学研究了不同类型冲击地压的地音规律，给出了地音前兆信息。

华丰煤矿1411综放工作面煤层倾角30°～34°，煤层平均厚度6.2 m，采2.6 m、放3.6 m，属于易自然发火煤层，工作面上平巷沿底板布置，下平巷沿顶板布置，巷道高度差90 m。上部为1410综放工作面采空区，下部为尚未开采的1412综放工作面。地音探头布置如图11所示。

图11 华丰煤矿1411工作面地音探头布置Fig.11 Layout of earth-sound probe in No.1411 working face of Huafeng Coal Mine

2010年7月28日，1411工作面发生一次较大的微震，震级达到ML1.8级。通过分析了震动发生前伴随地音活动的持续时间过程，结果表明，在采动影响下地音活动逐渐向周边应力高值区及薄弱地质带集中，这些部位是潜在发生应力释放造成冲击地压的震源位置。地音监测的关键是对危险地音信号的识别，当地音活动集中在采区某一部位且地音事件的强度逐渐增强时，预示着有冲击危险性。华丰煤矿1411工作面开采过程中地音监测结果变化趋势如图12所示。

图12 华丰煤矿1411综放工作面地音监测结果变化趋势Fig.12 Changing trend of earth-sound monitoring results of No. 1411 fully-mechanized caving face in Huafeng Coal Mine

8.1.4 采动应力监测

应力是冲击地压发生的必要条件之一，煤岩体中的应力包括原岩应力和采动应力2部分，原岩应力是煤岩体在形成过程中或经受地质构造运动而存在煤岩体中的应力，而采动应力是由于开采活动引起煤岩体承载变化而产生的应力。冲击地压问题实质上是采动应力的问题。监测煤层采动应力，获悉采动应力场分布规律，对于冲击地压灾害预警和控制具有重要的意义。

采动应力是一个随开采扰动在时间、空间上的一个动态变化的场，由于采矿活动而形成的采动应力是极其复杂的。尽管如此，随着科技的进步与发展，目前已能够实现对采动应力的连续监测，从而为预测冲击地压提供了依据。

在实际监测工程实践中，采动应力监测也称之为应力监测或应力在线监测。对于煤柱区的采动应力监测，通常为点监测，即1～3个点的监测，来评价冲击危险性。对于回采工作面的采动应力监测，通常为面监测，即沿巷道方向每隔10 m设置1个钻孔，通过不同钻孔的应力监测形成同一时刻不同位置应力分布，进而评价一定区域或范围的冲击危险性。

采动应力监测用于冲击地压的监测，源于2004年煤科总院北京开采所在新汶开展的深部冲击地压防治工程研究，齐庆新等[28,64,106]提出并研发出我国第一套采动应力监测系统，并提出采动应力分析中应采用应力梯度即单位时间内应力的变化量来评价监测内各测点的应力，进而预测冲击危险性。此后，姜福兴率领团队研发出了KJ550应力在线监测系统，并迅速在全国冲击地压矿井推广应用。

中煤塔山矿30501工作面运输巷左帮支承压力受煤柱影响显著，为研究其采动应力分布规律，在该巷道煤柱影响一侧安装了采动应力监测设备。如图13所示为采用点监测的形式监测中煤塔山矿30501工作面采动应力监测方案，监测孔数量为3个，孔径为42～45 mm，孔深分别为12、10、8 m，孔间距为1 m。钻孔垂直于巷帮布置，距底板为1.2 m。

图13 中煤塔山矿30501工作面采动应力监测布置Fig.13 Layout of mining stress monitoring of No.30501 working face in Tashan Coal Mine of China coal

3个钻孔测得的采动应力随采掘活动变化情况如图14所示。随着工作面巷道“拐弯”及掘进工作面不断向前掘进，巷帮不同深度内围岩应力均呈现增长趋势。从增长幅度来看，距巷帮10 m处围岩应力增幅最小，约为4 MPa，距巷帮8 m处围岩应力增幅最大，约为9 MPa，距巷帮12 m处围岩应力增幅居中，约为7 MPa，这说明距巷帮8 m左右处为应力集中区，而距巷帮10 m处恰好位于上覆2煤柱边缘正下方，应力集中程度小于2煤柱中央正下方和煤柱边缘外正下方，即工作面巷道围岩由浅至深，应力集中程度呈现“先增大到峰值(8 m)，后减小(10 m)，再增大(12 m)”的趋势，钻孔应力计测试出来的这一现象也与钻屑法的监测结果一致，说明上覆2煤柱对本煤层“拐弯”前工作面巷道的的影响比较明显，并在距巷帮8m处影响最大。

图14 钻孔应力随工作面巷道掘进距离变化曲线Fig.14 Changing curves of relationship between drilling stress and driving distance of crossheading

从应力变化曲线来看，10 m钻孔应力计应力变化曲线总体较为均匀，8 m钻孔应力计应力变化曲线在距掘进掘进工作面20～40 m时增长速度较快，之后逐渐趋于缓和，12 m钻孔应力计应力变化曲线在前期较为缓和，在距掘进掘进工作面65～80 m时增长速度较快，此后又逐渐趋于平缓。这说明巷帮应力集中区处的围岩受巷道掘进的采动影响更为敏感，前期主要影响的是巷帮浅部围岩，随着巷道不断向前掘进，主要影响区逐渐转移至巷帮深部围岩。

8.1.5 钻屑法监测

钻屑法监测是通过利用风钻或电钻在煤层中实施直径42～50 mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击地压危险的一种方法。在我国，该方法的基本理论和最初试验始于20世纪60年代，至20世纪80年末理论与技术逐步完善[107-108]。钻屑法监测的理论基础是钻出煤粉量与煤体应力状态具有定量的关系，即在其他条件相同的煤体，当应力状态不同时，其钻孔的煤粉量也不同。当单位长度的排粉率增大或超过标定值时，表示应力集中程度增加和冲击危险性增高。

钻屑法评价冲击危险性指标主要包括钻粉率指数和动力效应。其中，钻粉率指数是指每米实际煤粉量与每米正常煤粉量的比值，应通过实测分析确定，无实测资料时，可按照表18中的参数执行，钻粉率指数达到相应指标时，可判定工作地点具有冲击危险。

钻屑法的动力效应是指钻进过程中产生的卡钻、吸钻、顶钻、异响及孔内冲击等现象。当打钻过程中，存在这些一种或多种动力现象时，即可判定该区域具有冲击危险性。

表18 判定工作地点具有冲击危险性的钻粉率指数Table18 Drilling powder rate index for determiningrockburst hazard at workplace

孔深巷高比aa3钻粉率指数bb≥1.5b≥2b≥3

由于钻屑法监测冲击危险性技术便捷、施工简单、使用灵活，即使煤矿已安装各种微震监测系统、地音监测系统和采动应力监测系统，国内外几乎所有冲击地压矿井也都将其作为监测、预测局部冲击危险性的主要方法。在我国，钻屑法主要有3个用途：一是探测实体煤的应力状态，二是检测煤层大直径钻孔卸压、煤层卸载爆破等局部防冲措施的实施效果，三是检验回采工作面或掘进工作面综合防冲效果。

8.1.6 电磁辐射监测

作为煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关。电磁辐射随着载荷的增大而增强，随着加载及变形速率的增加而增强；电磁辐射强度主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次。通过矿井巷道及工作面电磁辐射的监测，进而达到对工作面及巷道内的围岩内部一定范围内的受力及破裂情况进行评估，预测冲击危险的目的。

在我国，以往电磁辐射监测方法主要用于煤与瓦斯突出监测，21世纪以后才用于煤矿冲击地压的监测。据不完全统计，从2002年开始到现在，全国约90个冲击地压矿井使用了电磁辐射监测技术，其中约70个矿井使用便携式电磁辐射仪，约20个矿井使用在线式电磁辐射系统。使用便携式电磁辐射仪的典型冲击地压矿井包括抚顺老虎台煤矿、阜新恒大煤矿、沈阳红阳三矿、双鸭山集贤煤矿、华亭砚北煤矿等。使用在线式电磁辐射系统的典型冲击地压矿井有窑街三矿、神新宽沟煤矿、双鸭山东荣三矿等。应该说，电磁辐射法可以作为局部冲击危险性评价的方法用于冲击地压监测预警工作中[109-110]。

通常情况下，对于具有冲击危险的区域，煤岩体电磁辐射信号强度(E)较强，脉冲数(N)也较高，超过设定的临界值且有向上增长的趋势。没有冲击危险的煤岩体，电磁辐射信号较弱，脉冲数较低，低于临界值。

河南义马跃进矿在25110工作面采掘期间进采用便携式和在线式电磁辐射监测技术对冲击危险性进行了监测，如图15所示。通过在上平巷区段煤柱140 m及下平巷工作面前方300 m范围内施工深1 m、间距15 m、ø100 mm的钻孔进行便携式电磁辐射监测，每个测点监测120 s，一天三班，每班监测一次。同时，在工作面前方50～100 m范围内的下平巷上帮及上、下平巷煤柱内进行在线式监测采集，对数据进行分析处理后每日上报。通过工程类比法和对掘进期间煤岩体能量释放期间电磁辐射的强度和频次统计，确定25110工作面的电磁辐射冲击危险下限阀值分别为：强度70 mV、频率60 Hz。如图16所示是2011年25110工作面初采阶段发生的“10·15”小范围冲击破坏前后的电磁辐射强度变化规律。进一步分析表明，在冲击地压发生前的一段时间内，如果电磁辐射的强度呈现出先增大，再趋于稳定，当该指标再次升高时，发生冲击地压的危险性明显增高。同时，电磁辐射强度是相对的值，当电磁辐射受到干扰较少时，临界强度值往往会下降。

图15 25110工作面电磁辐射测点布置Fig.15 The monitoring location of electromagnetic radiation in No.25110 working face

图16 25110工作面“10·15”事件前后电磁辐射变化规律Fig.16 Variation of electromagnetic radiation before and after “10·15” incident in No.25110 working face

在前述冲击地压监测方法与技术中，对冲击危险性的监测与评价往往都是单一的，且这些方法要么是区域监测方法，监测范围较大，要么是局部监测方法，监测范围较小。为突破一种监测方法采集数据类型单一的局限，有必要利用模糊数学、人工神经网络、混沌预测理论将多结构体、多数据源、多时空谱的冲击地压数据同化到同一层面上，建立冲击地压预警模型，进行冲击地压灾害监测、预警与事故分析，提高冲击地压监测预警水平和准确性。

在实际冲击地压综合监测与预警中，微震监测数据和采动应力监测数据往往是必不可少的，在此基础上增加钻屑法监测数据或电磁辐射监测数据，或者地音监测数据。波兰在所有的冲击地压矿井均使用微震监测技术、地音监测技术和钻屑法监测技术获得数据，在一个软件下进行综合统一分析，从而确定监测与评价范围的冲击危险性并给出预警。

近几年来，随着微震监测技术、采动应力监测技术在我国冲击地压矿井的推广应用，为我国冲击地压综合监测预警技术与方法提供了基础，加之国家对煤矿生产安全的重视和冲击地压灾害事故在煤矿安全生产的影响加重，使得冲击地压综合监测预警技术逐渐提到议事日程。截至目前，我国已在新汶华丰煤矿、山能龙郓煤业、新巨龙能源、北京大安山、门克庆煤矿等20余个煤矿陆续开始使用冲击地压综合监测预警系统开展冲击地压的综合监测与冲击危险性评价。通常情况下，冲击地压综合监测预警系统可提供多类型监测数据实时可视化调取查询、多参量多指标冲击危险性综合评价、多参量冲击地压前兆信息综合识别预警、冲击地压远程监控预警和专家决策以及冲击地压事故定性和定量分析等功能，冲击地压综合监测预警系统显示如图17所示。

图17 冲击地压综合监测预警系统Fig.17 Comprehensive monitoring and warning system of coal bump

大安山煤矿轴10槽工作面是严重冲击危险工作面，工作面上下左右前后地质条件与采掘关系复杂，通过微震、采动应力和电磁辐射的监测，建立了冲击地压综合监测预警系统与平台，基于综合数据分析获得的冲击危险区域预警结果如图18所示，随着工作面的推进，至2017年3月17日时，在回采区域1和2出现红色预警状态。为此，矿井及时发出预警通知并严格危险区域人员管理，通过对红色预警区域(超前工作面50 m范围)煤层实施大直径钻孔卸压技术，确保日常注水的水压保持在15 MPa；至3月20日，KJ768微震监测系统监测到在红色危险区靠近上平巷位置发生了大能量(13×104 J)事件，表明通过冲击地压综合监测预警系统与平台能够在冲击地压破坏发生前根据数据的演化趋势，实现对于冲击危险性的准确预判和预警。

图18 大安山煤矿10槽工作面3月17日综合预警状态Fig.18 Comprehensive warning state of 10 working face in Daanshan Coal Mine on March 17,2017

8.3.1 区域防治

8.3.1.1 合理开拓部署

合理开拓部署是冲击地压治本的技术，既经济，又安全，是首先需要采取的防冲措施。

1)陕西彬长矿区某煤矿矿井开拓部署示意如图19所示。

图19 某矿不合理的开拓部署Fig.19 Unreasonable arrangement of a coal mine

其中一盘区三条开拓大巷初期均布置在了后经鉴定具有严重冲击危险的煤层中。这样的开拓部署后，在回采过程中发生了不少于5次的大巷冲击地压，使大巷破坏明显，影响矿井的正常生产，并对煤矿生产安全构成了严重威胁。

进一步分析认为，主要是矿井在设计时没有考虑冲击地压问题，开拓部署明显不合理，甚至是严重违反《煤矿安全规程》的相关规定：没有在设计前开展冲击危险性评估工作、开拓巷道布置在严重冲击危险煤层中、开拓揭煤后没有及时进行煤层的冲击倾向性鉴定与冲击危险性评价、发生冲击地压现象后没有及时调整开拓开采部署等。

鉴于冲击地压对大巷的影响和出于安全、生产及经济性等综合考虑，改矿已调整矿井开拓部署，后期一盘区大巷和西区4条大巷均布置与岩层中。预计相关调整完成后，冲击地压问题将得到较好的解决。

2)鄂尔多斯地区深部某矿是一个新矿井，矿井地质简单，开采深度约600 m，主采煤层厚度平均5.4 m，11盘区区段煤柱为30 m，且311102和311103工作面终采线至大巷距离只有60 m。矿井原设计没有考虑冲击地压问题，实际开拓开采部署如图20所示。在首采311101工作面时，工作面动力现象不显著，没有明显的动力破坏现象发生。当回采311102和311103工作面后，开始发生冲击地压现象。为此，在对矿井冲击地压发生机理综合分析的基础上，提出了该矿是典型的深部冲击地压矿井和煤柱冲击地压矿井，为解决冲击地压问题，需要开展合理开拓开采部署工作。

图20 某矿开拓部署情况及调整后情况Fig.20 A mine’s Deploitation dispose before and after its adjustment

为此，该煤矿在发生几次冲击地压事故后，决定实施矿井开拓系统改造，具体措施是：根据矿区地应力主控方向，改变原11盘区南北向巷道布置方案为东西向布置巷道，停止11盘区开采，调整为矿区南北两侧12盘区和13盘区联合开采，改“两进一回”式巷道布置为“常规一进一回”式布置，取消30 m大区段煤柱，改为6 m小煤柱送巷，工作面停采线至大巷距离不小于200 m。采取这样的措施后，并配合顶板的及时处理，冲击地压现象显著下降，基本不再发生破坏性、事故性的冲击地压。

8.3.1.2 保护层开采

我国采用保护层开采技术解决冲击地压问题最有效、最彻底的煤矿是新汶华丰煤矿。华丰煤矿主采煤层为4煤，煤层厚度6.5 m，其下为较为稳定的6煤，煤层厚度1.3 m，其上为1煤，煤层厚度1.1 m，只在局部区域可采。4煤开采深部为880 m(-750 m水平)至1 380 m(-1 250 m水平)之间。4煤和6煤的层间距平均39 m，4煤和1煤的层间距42 m。4煤及顶板具有强冲击倾向性，而6煤为弱冲击倾向性。煤岩层倾角平均30°。4煤之上至80 m范围内的顶板为砂岩和红层砂岩，80 m之上为厚350～600 m的巨厚砾岩层，完整性极好。

在开采-750 m水平以后，通过不断实践和摸索，确定了保护层开采为主要方法的冲击地压防治方法，其保护层参数为：下保护角为40°，上保护角为80°，保护层开采保护范围如图21所示。

图21 华丰煤矿保护层开采保护范围Fig.21 Sketch map of protecting range of protective seam mining in Huafeng Coal Mine

8.3.2 局部防治

8.3.2.1 深孔断顶爆破

深孔断顶爆破技术就是通过在顶板中施工钻孔爆破，弱化煤岩力学性质的同时改变高应力区附近的煤岩体完整结构，使其不具备积聚高应力和储存高弹性变形能量的能力，以降低应力集中程度、破坏冲击地压发生的应力条件和能量传递条件[111-112]。

1)华亭煤矿在开采急倾斜煤层的过程中，冲击地压时有发生。华亭煤矿开采煤层急倾斜煤层，煤层厚度51 m，煤层倾角45°，采用水平分层综采放顶煤采煤法开采。开采过程中，两巷道均多次发生冲击地压现象，给煤矿安全生产造成了重大影响。为此，通过分析和研究，认为导致冲击地压发生的根本原因就是厚顶板岩层不能及时垮断，积聚大量弹性能，并进而造成煤层中巷道应力的进一步增加，从而形成冲击地压。基于此，采用深孔断顶爆破技术，在上巷道实施爆破，爆破参数是：孔深40～60 m、孔距10 m、装药量40～80 kg/孔、两孔一组同时起爆。深孔断顶爆破效果如图22所示。

图22 华亭煤矿深孔断顶爆破效果示意Fig.22 Blasting effect with deep-hole and roof-breaking in Huating Coal Mine

2)在内蒙某矿的冲击地压防治实践中，深孔断顶爆破在311103回风巷道两帮进行，其中生产帮钻孔开孔位置为肩窝处，爆破钻孔施工参数是仰角45°、孔径ø75 mm、孔深45 m、间距10 m、装药量20 kg(煤矿许用二级乳化炸药，ø50 mm×460 mm×1 000 g)、装药长度9.9 m、封孔长度20 m。非生产帮钻孔开孔位置为肩窝处，爆破钻孔施工参数是仰角50°、孔径ø75 mm、孔深45 m、间距8 m、装药量20 kg、装药长度9.9 m，封孔长度20 m。方案设计及施工情况如图23和图24所示。

图23 顶板深孔爆破钻孔布置剖面示意Fig.23 The profile of drilling arrangement for roof deep hole blasting

为检验、监控爆破卸压效果，在距离爆破钻孔5 m的顶板中，平行于爆破孔施工观测孔，爆破前后观测孔裂隙变化情况如图25所示，爆破前已有的裂隙在爆破震动、冲击等的作用下进一步扩展和延伸，同时又形成了新的裂隙。

图24 顶板深孔爆破钻孔施工平面Fig.24 The planar graph of deep-hole blasting drilling in roof

图25 顶板爆破前后观测孔(间距5m)变化情况Fig.25 Variation of observation holes (5 m spacing) before and after roof blasting

8.3.2.2 顶板水压致裂

顶板水力致裂技术或顶板定向水压致裂技术在我国已得到较为广泛的应用，已成为顶板深孔爆破技术的替代技术在冲击地压解危工程实践中推广应用[113-114]。

内蒙古鄂尔多斯市境内某矿主采煤层为3-1煤，平均厚度5.8 m，平均埋深接近550 m，采用一次采全高开采方式，全部垮落法管理顶板。

经鉴定，3-1煤具弱冲击倾向性。随着井下开采面积的增大，3-1煤层开采过程中矿压显现强烈。为确定顶板水压致裂孔的参数，优化评估其防冲效果，在31102工作面回风巷进行了顶板定向水压致裂现场试验，顶板水压致裂钻孔布置剖面如图26所示。顶板定向水压致裂钻孔在回采工作面前方实施后，将在孔底形成环状预制的“楔形”裂隙(图27a)，缝隙尖端在高压水作用下形成扩展裂隙(图27b)，在上覆岩层载荷作用下，顶板预制裂隙将逐步发展，促使顶板岩层按指定位置断裂，从而避免顶板形成高度应力集中，降低顶板积聚能量的能力及其冲击危险性。

图26 内蒙古某矿深孔顶板水压致裂示意Fig.26 The sketch map of Hydraulic Fracturing Map with deep hole in roof in a inner Mongolia’s mine

图27 顶板水压裂隙扩展示意Fig.27 Sketch map of roof hydrofracturing fracture expansion

为更为直观检验水力压裂效果，在钻孔致裂前和致裂后分别开展钻孔窥视监测，钻孔内部裂隙形态发育如图28所示。切槽位置有明显的刀具切割痕迹，槽口清晰可见，裂隙的扩展方向主要呈发散状，且裂隙发育方向基本上与孔径方向相同，切槽效果良好。

8.3.2.3 煤层大直径钻孔卸压

煤层大直径钻孔卸压方法作为冲击地压的局部解危方法，主要目的是通过在煤体中实施卸压钻孔，使各钻孔周围卸压区之间相互连接、贯通，形成弱化带，从而降低煤层的承载能力，使高应力作用下的煤体应力重新分布，应力峰值位置向煤体深部转移，改善巷道支护区域围岩应力环境，降低了煤岩体的冲击危险性，从而防止冲击地压的发生(图29)。

内蒙古某矿在11盘区311103工作面采用煤层大直径钻孔卸压技术防治冲击地压。煤层大直径钻孔卸压在工作面回风巷道非生产帮煤体中实施，通过分析确定合理的钻孔布置参数为三花眼布置、钻孔直径150 mm、钻孔间排距为1.5 m×0.6 m、钻孔深度15 m，如图30所示。

图28 顶板水压致裂前后观测孔变化情况Fig.28 Changes of observation holes before andafter roof hydrofracturing

卸压前与卸压后支承压力峰值；卸压前与卸压后支承压力峰值位置与煤壁的水平距离图29 煤层大直径钻孔卸压原理示意Fig.29 Pressure relief principle for large diameter boreholes in coal seam

图30 311103工作面非生产帮卸压钻孔首次布置平面图Fig.30 First layout plan of pressure relief boreholes for non-production side of No.311103 working face

采用上述钻孔参数实施卸压后，发现回采工作面前方30 m范围内仍发生小范围的冲击地压现象，进一步分析认为，在钻孔距离工作面30 m左右时，钻孔自由空间已经被充满并重新压实，煤体重新具有承载能力，使得该区域煤体应力有较大程度的提升，造成超前工作面30 m范围内回采巷道的冲击地压显现。为避免钻孔卸压区煤体被重新压实，使卸压后煤体不再恢复其承载能力，在原来钻孔参数的基础上，又重新实施了卸压钻孔，如图31所示。采用这样的钻孔参数实施煤层大直径钻孔卸压后，取得了良好的效果，工作面前方不再发生冲击地压。

图31 重复卸压钻孔布置平面Fig.31 Layout plan of repeatable boreholes for pressure relief

8.3.2.4 煤层卸载爆破

煤层卸载爆破方法与煤层大直径钻孔卸压方法原理基本相同，主要目的是通过改变煤体的应力条件和煤岩物理力学性质，实现降低应力、不能再形成高应力和使煤体应力向深部转移。按其防治冲击地压的作用，煤层卸载爆破主要分为煤层松动爆破和煤层诱发爆破2类，其中煤层松动爆破主要是在煤体尚未形成高应力之前进行，而煤层诱发爆破主要是在煤体处于较高的应力集中状态进行。在实际冲击地压防治实践中，通常使用以松动煤体使之不能形成高应力为主要目的的煤层松动爆破，而以诱发冲击地压为目的的煤层诱发爆破因施工爆破孔时易发生冲击地压，往往很少使用。

在30年前，即20世纪80年代，我国典型冲击地压矿井均使用煤层卸载爆方法防治冲击地压，如北京门头沟煤矿、枣庄陶庄煤矿、抚顺龙凤矿、义马千秋煤矿、开滦赵各庄矿、徐州三河尖煤矿、大同忻州窑矿、四川天池煤矿等[115-120]。进入21世纪以来，煤层卸载爆破方法使用的冲击地压矿井不多，主要是因为煤层爆破易导致巷道支护破坏，且煤层瞎炮处理费时费力，因此取而代之更多是使用煤层大直径钻孔卸压法。限于篇幅，此处不再详述。

8.3.2.5 冲击地压巷道支护

在我国的过去冲击地压研究中，关于冲击地压条件下巷道的支护问题，关注不多，更多的只是从刚性支护或柔性支护角度建立起冲击地压巷道支护理念，即冲击地压防治相关规定中只是表明冲击地压条件下巷道不能使用刚性支护，其他关于冲击地压巷道支护的要求几乎没有。我国在21世纪之前，只有煤炭科学研究总院北京开采所巷道室林崇德等开展了针对性的研究，林崇德结合新汶华丰煤矿的开采地质条件，确定了以煤巷锚杆支护技术为体系的冲击地压巷道支护技术[121-122]。直到2007年以后，冲击地压巷道支护研究与工程实践才受到重视，逐渐发展了锚网+锚索+工字钢拱形支架联合支护技术、O型棚封闭支护技术、锚杆+金属网+喷砼+O型钢棚复合支护技术[123-126]，进一步提出了吸能支护技术、刚-柔耦合支护技术[127-128]。特别是近10年来，冲击地压巷道支架已广泛应用于冲击地压巷道支护的实践中，包括单元支架、门式支架、吸能支架[129-130]等。2017年，笔者提出了冲击地压巷道多级刚柔一体化吸能支护技术，即“三级支护”理念[131]，高强度锚杆索+O型棚+吸能支架，可实现对冲击地压巷道的有效支护。具体而言，第一级支护为锚杆锚索支护，为围岩稳定支护，实现围岩的最大自承载；第二级支护为U型钢“O”型棚支护，为让压支护，达到支护的最大抗变形；第三级支护为吸能支架支护，为刚性支护，实现巷道的最大抗冲击。通过这三级支护，实现对冲击地压的防控。冲击地压巷道多级刚柔一体化吸能支护技术即“三级支护”概念如图32所示。

图32 冲击地压“三级”支护概念Fig.32 The conceptual map of “three level” support for coal bump

冲击地压巷道“三级”支护理念与思想现已在全国冲击地压矿井得到了应用。具体而言，对于弱冲击危险性的巷道，通常只采用一级支护，即锚杆锚索支护，但这种锚杆锚索是高强度锚杆锚索；对于中等冲击危险性的巷道，需要采用二级支护，即在一级支护的基础上，增加U型钢“O”型棚支护，U型钢为36U；对于强冲击危险性的巷道，需要采用三级支护，即在二级支护的基础上，增加门式支架或吸能液压支架支护，其中吸能液压支架内部设有特制吸能构件，冲击地压发生时特制吸能构件能瞬间压溃变形让位吸收冲击地压能量。应用于跃进煤矿的巷道三级支护实例如图33所示。

图33 巷道“三级”支护现场实例Fig.33 Practical example of "three level" support in roadway

8.4.1 工程一体化模式

冲击地压问题可以说是理论问题，因为它是典型的动力破坏，但冲击地压问题更是工程问题，冲击地压问题实质上就是煤岩体的应力问题，控制冲击地压灾害的发生，实质上就是改变煤岩体的应力状态或控制高应力的产生，实现应力的转移和释放。

对于工程问题，解决问题的最好途径就是进行工程实践，解决具体条件下的具体工程实践问题。冲击地压是工程问题，受多种因素影响，必须找到解决冲击地压问题的工程方法。2015年以来，煤科总院安全分院针对煤矿冲击地压问题，基于30余年的科研成果和冲击地压防治工程实践经验，将理论与实践相结合、技术与工程相结合，针对实际冲击地压问题，通过采取相关技术措施，实现了对不同矿井、不同煤岩层的煤岩体应力转移和应力释放，有效地防治了冲击地压灾害的发生。笔者通过冲击地压治理工程，实现了技术咨询、技术设计、技术服务与技术实施一体化服务，解决实际工程中的冲击地压问题。其中，在内蒙古某煤矿的冲击地压防治技术一体化工程实践就是一个典型的工程实例。

针对内蒙古某煤矿的冲击地压问题，首先开展理论研究，即一方面弄清煤岩物理力学性质，测定其冲击倾向性，另一方面，采用理论分析、工程类比和数值模拟方法，分析产生冲击地压的原因和影响因素；其次，对现场受到冲击地压威胁的回采工作面或巷道制定监测与防治方案，其中监测技术包括钻屑量、微震、煤岩体采动应力等，防治技术包括调整工作面布置、合理煤柱尺寸留设、煤层大直径钻孔卸压、顶板水压致裂和深孔爆破等；第三，组织工程实施，把监测和防治技术方案落到实处，同时研究不同理论的适用性，不断查找监测与防治技术的不足，进而完善技术方案。

8.4.2 实践效果

内蒙古某煤矿井田开拓采用立井方式，现开采首采区11盘区，主采3-1煤层，为强冲击倾向性煤层，煤层厚度平均5.4 m，煤层倾角1°～3°，埋深600 m，采煤方法为长壁式综合机械化一次采全高采煤法，首采工作面311101和第2个工作面311102长均为260 m，推进长度2 600 m，区段煤柱宽度留设30 m。在首采311101工作面时，工作面无冲击地压显现。当开采第2个311102工作面时，曾发生数次冲击地压显现，巷道变形严重，顶板冒落、锚索拉断、底板底臌等现象频繁发生，严重影响了工作面的安全、稳定回采。

为此，在研究该矿冲击地压发生机理和影响因素的基础上，提出了区域防控和局部解危相结合的措施开展冲击地压防治工程实践。具体而言，区域措施包括优化盘区布置、调整工作面布置方向90°、缩小区段煤柱宽度由原来的30 m调整为6 m、加大大巷保护煤柱宽度由原来设计的60 m增加到现在的200 m；局部措施包括对顶板岩层实施深孔爆破或水压致裂技术，对煤层实施大直径钻孔卸技术。

从该矿3年多的防治冲击地压实践看，集理论研究、方案制定、工程施工及综合管理于一体的冲击地压防治技术工程一体化实践是可行的、成功的，防治冲击地压的效果是显著的，保证了矿井的安全生产。

新中国成立70年来，特别是改革开放40年来，尽管我国在冲击地压理论与技术上取得了很多成果，初步建成了适合我国煤矿特色的冲击地压理论与技术体系，但还存在以下问题：

1)冲击地压发生机理研究深入程度不够，多集中在材料破坏上，而结构破坏的研究明显不足；同时，即使在材料破坏研究方面，顶板和底板岩层冲击倾向性的测定方法和指标亟待建立和完善。

2)冲击地压监测技术需要进一步完善，在微震、应力、应变等传感器的精度、灵敏度及可靠性等方面要加强研究，尚不能完全满足工程的需要。

3)冲击危险性评价方法过于依赖综合指数法，且对开采与地质条件的量化分析不细，评价结果过粗，尚未建立起科学合理的方法和指标。

4)冲击地压区域防范技术在冲击地压矿井的实施普遍没有落到实处，冲击地压防治的有效性明显有待进一步提高。

5)冲击地压作为煤矿开采的典型动力灾害之一，全社会对冲击地压及其相关知识的了解还很不够，需要开展冲击地压科普工作。

1)以往对冲击地压的研究，更多地集中于一个回采工作面或掘进工作面，常聚焦于小范围的应力分布、微震事件与能量分布的研究，而事实上，影响冲击地压发生的条件不仅包括局部范围的应力集中，还包括矿井、矿区甚至大型地质构造带的影响。因此，今后应充分利用信息化、网络化、大数据等技术，采用无人机、北斗系统及超算等技术手段，研究矿井群、矿区、多个矿区以至于我国主要构造控制下的大范围区域地应力场与采动应力场作用下的冲击地压机理，探讨冲击地压防控方法与对策。

2)冲击地压是典型动力灾害，今后应继续开展冲击地压监测方法与监测技术的研究工作，通过对冲击地压信息的可视化、智能化与实时监测，融合冲击地压监测的多种信息，实现对冲击地压的综合预警。

3)冲击地压问题，不仅是理论问题，更是工程问题。为此，针对我国冲击地压矿井分布情况，今后应在已有冲击地压矿井分类研究的基础上，进一步从工程角度出发，科学划分与细化冲击地压矿井类型，并规范不同类型冲击地压矿井的监测、防治方法与技术，提高我国冲击地压防治的有效性。

4)随着煤矿开采深度的增加，冲击地压的发生条件更加复杂，应加强冲击地压与其他灾害如煤与瓦斯突出、突水的关联研究，防止复合链生灾害的发生。

5)地质构造对冲击地压的影响是显著的，今后应进一步研究断层、褶曲、陷落柱等地质构造对冲击地压的影响，对这类地质构造进行准确监测，制定开采技术措施，有效控制冲击地压灾害的发生。

6)冲击地压问题的关键在于煤岩体应力的存在，而煤岩体的应力，不仅受巷道掘进和本工作面开采的影响，而且也受相邻工作面、采区甚至相邻矿井开采的影响，采用实测研究，不仅费时费力，而且经济投入巨大，数值模拟方法为此可提供解决之道。因此，应结合超算技术，进一步开展大尺度的应力场研究，弄清大范围、大尺度冲击地压发生的机制和机理。

今年是新中国成立70年，也是我国改革开放40年，特别是改革开放40年也亦是我国冲击地压研究与防治实践的40年！40年来，我国冲击地压工作者不畏艰难险阻，克服煤炭行业经济困难、从事专门研究人员严重不足等多重不利因素，在冲击地压发生机理、冲击地压监测技术与装备、冲击地压防治技术与装备及冲击地压防治实践上，进行了长期的探索，一代又一代冲击地压人默默付出，才取得今天的成绩。我国在冲击地压研究队伍、冲击地压发生机理、冲击地压监测技术与装备、冲击地压防治技术与装备、冲击地压法律法规与标准等方面取得了重大的进步，我国冲击地压理论与技术体系已初步形成。

当然，冲击地压灾害的复杂性也预示着我们今后的路并不平坦。

致谢：本文引用了大量统计数据及工程实例，所引数据除参考文献标注以外，还有部分来自国家煤矿安全监察局等相关部门的内部资料；工程实例参考了相关项目组同事的现场测试结果、研究报告和PPT，在此致以诚挚的感谢。同时在撰写过程中得到了辽宁工程技术大学潘一山教授、中国矿业大学王恩元教授、宁夏久威矿山安全工程有限责任公司古全忠董事长的指点和帮助，在此一并表示感谢！

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QI Qingxin1,2,3，LI Yizhe1,2,3，ZHAO Shankun2,3，ZHANG Ningbo2,3,4，ZHENG Weiyu2,3,5，LI Haitao2,3，LI Hongyan2,3

(1.Deep Mining and Rockburst Branch,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China;2.State Key Laboratory of Coal Mining andClean Utilization,Beijing 100013,China;3.Mine Safety Technology Branch，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 4.School of Mechanics and Civil Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083,China; 5.School of Energy and Mining Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083,China)

Abstract: The paper systematically introduces achievements of rock burst in the past 70 years since the founding of the People’s Republic of China. It mainly focuses on the theory, monitoring, early warning equipment, prevention, control technology, construction of laws, regulations, and the standards. At the same time, this paper takes into account the work carried out by major foreign mining countries on the study of rock burst. It can be summarized that with the increase of the coal mining depth in China, the number of mines with rock burst and the degree of disaster damage have increased significantly. By contrast, due to the shrinking of coal mining in foreign countries, the rock bursts happen occasionally there. The study of the mechanism of rock burst abroad mainly happened in the 1950s and 1990s, while the major research achievements have been achieved over the past 30 years in China, including the "three factors" mechanism, the weakening mechanism of intensity reduction, stress control theory, start-up theory and disturbance response instability theory. In the aspect of monitoring and early warning of rock burst, foreign countries mainly focus on micro seismic and acoustic emission monitoring, together with the cutting method. On the basis of this, China has proposed mining stress monitoring methods and developed technical device which have been widely used in actual coal mine rock burst monitoring and early warning. In the prevention and control of rock burst, the focus was once put on the elimination and removal of the rock burst hazard of coal seam and roof, while in the past 10 years, useful explorations in the research and engineering practice in roadway support and coal and rock structure control have been carried out. It aims to strengthen the roadway support, control the structural stability and stress distribution of coal and rock mass geographically, develope the rock burst roadway support classification technology and use the hydraulic fracturing and deep hole blasting technology to control the hard roof rock strata. In terms of the construction of laws, regulations and standards related to rock burst, China has carried out a relatively systematic formulation work in the past 10 years. Regulations and related standards including "Detailed Rules for the Prevention and Control of Rock burst in Coal Mines" have been formulated and implemented, and a standard system for rock burst has been preliminarily established. 40 years of reform and opening up has witnessed the 40 years of research on rock burst in China. Over the past 40 years, the number of mines with rock burst in China has been increasing, the number of people studying rock burst has been increasing, the mechanism of rock burst has been improving, the monitoring technology and equipment of rock burst have developed from scratch, and their performance is continuously enhancing. Moreover, the prevention technology and method of rock burst is being perfected, and their effectiveness has been improving. The relevant laws and regulation of rock burst have been improving from scratch and now they are getting more complete. Generally, the theory and technology system of rock burst in coal mines in China have been basically formed. It should be noted that with the arrival of the era of big data, intelligence and robot, the theory and technology of rock burst will experience a greater development under the promotion of new science and technology.

Key words: rock burst; occurrence mechanism; monitor; control; standard; technology system

收稿日期：2019-07-20；责任编辑：杨正凯

基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804203，2017YFC0804201);国家自然科学基金面上资助项目(51874176)

作者简介：齐庆新(1964—),男，吉林长春人，博士，研究员。E-mail：[email protected]

通讯作者：李一哲(1991—),男，河南焦作人，博士研究生。E-mail：[email protected]

齐庆新(1964—)，男，吉林九台人，研究员，博士，博士生导师。1986年7月本科毕业于阜新矿业学院(现辽宁工程技术大学)采矿工程系，1989年8月硕士毕业于煤炭科学研究总院北京开采所，1993年2月至1994年1月在清华大学工程力学系作国内访问学者，从事煤岩脆性力学研究，并学习博士课程，1996年10月博士毕业于煤炭科学研究总院北京开采所，1999年10月至2001年9月在日本东京大学大学院工学系从事实验岩石力学博士后研究工作。现任中国煤炭科工集团一级首席科学家，煤炭科学研究总院(中央研究院)深部开采与冲击地压防治研究院院长，煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室副主任。兼任中国岩石力学与工程学会理事，中国煤炭学会煤矿动力灾害防治专委会副主任委员，中国煤炭工业技术委员会煤矿安全专业专家委员会委员，创新方法研究会技术创新方法专业委员会委员，《煤炭学报》《煤炭科学技术》《采矿与岩层控制工程学报》等杂志编委。

齐庆新研究员长期致力于冲击地压、实验岩石力学、深部开采与煤矿安全研究工作。作为项目或课题负责人，承担、完成了“973计划”项目、国家科技支撑计划项目、国家重点研发计划项目、国家国际科技合作专项、国家自然科学基金面上项目等国家级科研项目20余项，提出了冲击地压“三因素”理论，完善和丰富了冲击地压发生机理，得到了业内学者的广泛认可；在世界范围内首次完成了煤的单轴直接拉伸试验并获得不同加载速率条件下的全应力-应变曲线；首先提出并成功开发出能够有效监测矿压、预测冲击危险性的采动应力监测系统，已成功应用于冲击地压矿井，有效地指导了冲击地压预测与防治；创造性地开展了现场条件下煤体渗透性的SF6示踪气体观测，提出了煤体渗透率现场测定新方法，指导了煤矿瓦斯抽放技术的实施；在进行冲击地压矿井分类的基础上，提出了冲击地压的应力控制理论，揭示了冲击地压的发生本质。

齐庆新研究员是孙越崎青年科技奖获得者，新世纪百千万人才工程国家级人选，国务院政府特殊津贴获得者。荣获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步奖10余项。作为第1完成人，主持完成国家标准19项，使我国煤岩物理力学性质测定方法、冲击地压测定、监测与防治方法等实现标准化。出版专著(合著)9部，发表论文100余篇，发明专利10余项。

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齐庆新，李一哲，赵善坤,等.我国煤矿冲击地压发展70年：理论与技术体系的建立与思考[J].煤炭科学技术,2019,47(9)：1-40.doi:10.13199/j.cnki.cst.2019.09.001

QI Qingxin，LI Yizhe，ZHAO Shankun,et al.Seventy years development of coal mine rockburst in China:establishment and consideration of theory and technology system[J].Coal Science and Technology，2019，47(9)：1-40.doi:10.13199/j.cnki.cst.2019.09.001

中图分类号：TD324

文献标志码：A

文章编号：0253-2336(2019)09-0001-40