陜西煤礦沖擊地壓發生規律與分類防治

潘俊鋒 ，劉少虹 ，馬文濤 ，夏永學 ，王書文 ，馮美華

（1.中煤科工開采研究院有限公司, 北京 100013；2.煤礦災害防控全國重點實驗室(沖擊地壓室), 北京 100013；3.國家能源集團國源電力(神東電力)公司, 北京 100033；4.中國中煤能源集團有限公司, 北京 100120）

0 引 言

煤礦沖擊地壓發生與地質賦存特征密切相關，由于同一地區，其煤巖層地質賦存特征相似，因此沖擊地壓在發生區域上也表現出顯著的區域性聚集特征[1-2]。過去東部地區，例如山東省為我國沖擊地壓礦井數量最多，發生災害起數最多地區，主要受大采深與斷層、褶曲地質構造影響；黑龍江省以龍煤集團下屬各礦區為主，開采煤層數量較多，多達20 層煤可采，主要受多層煤上下壓茬煤柱以及厚硬頂板、斷層構造影響；江蘇省徐州礦區也主要受大采深與煤柱等影響[3-7]。隨著煤炭資源開采區域逐漸向西部以及深部轉移，西部地區沖擊地壓礦井呈井噴式暴增，尤其是以陜西省表現尤為突出，這其中不乏針對該地區地質條件災害發生與治理研究缺乏的原因[8-9]。

自2013 年1 月陜西省發生首起煤礦沖擊地壓至今已10 年，沖擊地壓礦井數量已經發展到24 座。筆者對這24 座礦井85 起沖擊地壓案例進行統計分析，獲得了沖擊地壓發生規律，介紹了陜西省沖擊地壓監測技術、防治技術與法規管理發生歷程，最后總結了基于主控因素的沖擊地壓分類防治方法與成效，為西部相似礦區沖擊地壓防治提供寶貴經驗與技術借鑒。

1 沖擊地壓發生規律

1.1 沖擊地壓礦井分布特征

陜西省自2013 年1 月胡家河煤礦首次認定為沖擊地壓礦井，至今共有認定沖擊地壓礦井24 座，礦井數量僅次于山東省，位列全國第二，總產能達到9 535 萬t/a，以彬長礦區、永隴礦區為核心，向外散射狀分布，越靠近核心沖擊危險性越高。沖擊地壓礦井地理位置如圖1 所示。從2013 年黃隴侏羅紀煤田開發到現在，10 年間沖擊地壓災害對陜西省煤礦生產的影響始終持續著，沖擊地壓災害已經成為威脅煤礦安全生產的主要災種。

圖1 陜西省24 座沖擊地壓礦井分布Fig.1 Distribution of 24 rock burst mines in Shaanxi Province

24 座沖擊地壓礦井中，煤層強沖擊危險性的有5 座，中等的有7 座，弱的有12 座，一半沖擊地壓礦井所采煤層具有中等及以上沖擊危險。24 座沖擊地壓礦井中有20 座屬于五類災害疊加礦井，瓦斯、水害、自然發火與沖擊地壓災害并存，屬于全國范圍內受到多災害疊加影響最為嚴重、防治難度最大的礦井群。其中全國認定的5 座嚴重沖擊地壓礦井，全部位于陜西，彬長礦區4 座，永隴礦區1 座。

1.2 沖擊地壓發生時期

陜西省以往沖擊地壓主要發生在回采、掘進和中央大巷服務期間，如圖2 所示。其中發生在回采期間的為56 起，占67%；發生在掘進時期的為14 起，占17%；發生在大巷服務時期的為13 起，占16%?？梢?，采掘期間發生的沖擊地壓占事故總數的84%，回采時期沖擊地壓的發生起數最多。

圖2 陜西沖擊地壓發生的采掘時期Fig.2 Mining period of rock burst occurrence in Shaanxi Province

掘進期間沖擊地壓數目峰值的年度是2013 年，回采期間沖擊地壓數目峰值的年度是2015 年，大巷服務期間沖擊地壓數目峰值的年度是2019 年。首先，2013 年掘進期間即發生沖擊地壓，說明陜西省煤層局部基礎靜載荷相對較高，礦井開拓或首采工作面掘進即會出現沖擊；而回采期間沖擊地壓通常是在盤區內第2 個工作面回采時才會發生，因此年度稍微滯后；大巷服務期間沖擊地壓要到2019 年達到峰值，這是由于大巷周邊采掘活動充分開展對大巷沖擊地壓的發生造成一定影響。

1.3 沖擊地壓發生區域

如圖3 所示，分析可得掘進巷道沖擊地壓發生區域至掘進工作面最小距離大多小于5 m，滯后掘進工作面5 m 以外雖也有沖擊地壓發生，但數目明顯降低。

圖3 掘進工作面沖擊地壓發生主要區域Fig.3 Main areas of rock burst occurrence in excavation face

如圖4 所示，回采工作面沖擊地壓大多發生在工作面前0～50 m，工作面前50 m 以外雖也有沖擊地壓發生，但數目明顯降低?；夭蓴_動是回采工作面沖擊地壓發生的重要影響因素。這43 次沖擊均是位于沖擊顯現臨界狀態，受到回采擾動影響出現沖擊。

圖4 回采工作面沖擊地壓發生主要區域Fig.4 Main areas of rock burst occurrence in mining face

如圖5 所示，在中央、盤區大巷及盤區水倉服務期間有沖擊地壓發生，以中央大巷沖擊發生次數居多，達到69.23%；回采期間83.93%沖擊地壓發生于鄰空巷道，此外灌漿巷、回風巷、運輸巷也有沖擊地壓發生；掘進期間沖擊地壓發生地點相對比較平均，中央大巷、盤區大巷、鄰空巷道、灌漿巷、泄水巷、回風巷、運輸巷掘進期間均有沖擊地壓發生。

圖5 沖擊地壓發生地點與起數Fig.5 Rock burst occurrence location and number

2 沖擊地壓10 年探索歷程

2.1 監測技術發展歷程

從2013 年至今10 年來陜西省內沖擊地壓礦井在沖擊地壓監測預警技術方面經歷了4 次大的變革，如圖6 所示。2013—2014 年為沖擊地壓監測技術裝備配置階段，當時由于之前對沖擊地壓沒有經驗認識，主要是應對法規要求，各礦區域監測引進了波蘭ARAMIS ME 微震監測系統，局部監測采用傳統的煤層鉆屑法。2014—2017 年為礦井對沖擊地壓認識階段，通過近2 年的探索，大家發現彬長、永隴等礦井煤層一般抗壓強度20 MPa 左右，鉆屑法不吐粉，孔深也不到位，因此引進了煤體應力在線監測系統進行局部監測。2017—2021 年為監測技術發展第3 階段，沖擊地壓礦井發現采用煤體應力局部監測不適應掘進工作面，一方面掘進工作面危險性無法監測，另一方面掘進應力反應不敏感，因此引進了波蘭ARES 5 地音監測系統，隨著掘進工作面推進而監測。2021 年至今，一些近水平煤層的沖擊地壓礦井發現，單靠井下微震監測系統，垂直方向的定位精度難以滿足災害防范要求，因此進一步引進了波蘭ARP2018地面微震監測系統，形成了井上下立體監測模式[10-11]。至此，陜西省尤其是彬長礦區區域監測采用井上下立體監測、回采工作面監測采用應力在線監測、超前兩巷重點區域以及掘進工作面采用地音監測，形成了動靜載分源、全尺度、全頻段、全要素監測模式。

圖6 沖擊地壓監測技術發展史Fig.6 Development history of rock burst monitoring technology

2.2 防治技術探索歷程

從2013 年至今10 年來陜西省內礦井在沖擊地壓防治技術方面也經歷了4 次大的變革，如圖7 所示。2013—2014 年為沖擊地壓防治技術裝備配置階段，當時主要是應對法規要求，各礦主要針對煤層、底板采用直徑為113 mm 的大直徑鉆孔卸壓方法。2014—2020 年為礦井對防治效果認識階段，2014 年彬長礦區“9·9”沖擊地壓事故發生后，開始引進了高瓦斯礦井頂板深孔爆破斷頂技術。2020—2021 年，由于陜西省監管監察單位對沖擊地壓礦井加大管控力度，在相關法規中明確了防沖卸壓技術參數，鑒于彬長、永隴等礦區煤層硬度大，采用直徑113 mm大直徑鉆孔不宜塌孔，強制推行直徑150 mm 鉆孔卸壓技術[12]，彬長礦區一些礦井針對底鼓問題增加了底板爆破措施。同時2020 年至今，在建設期的孟村煤礦中央大巷在周邊沒有采掘活動的情況下，2 條大巷在構造區發生自發型沖擊地壓，中煤科工開采研究院首次采用千米鉆機進行煤層頂板區域壓裂，實現了中央大巷沖擊地壓的防治，該項技術迅速在彬長礦區大范圍推廣[13-14]，為了進一步升華效果，在孟村礦401102 回采工作面首次嘗試了頂板地面壓裂“先壓后采、人造解放層”防治沖擊地壓技術，也取得了顯著成效，2021 年彬長礦區“10·11”沖擊地壓事故進一步證明，該項技術需要推廣應用。為此國家礦山安全監察局在彬長礦區召開全國現場會進行觀摩推廣。至此，彬長礦區探索出了一條優化設計-區域卸壓-局部卸壓-強力防護-精細管理的防沖模式，正在實現沖擊地壓災害源頭治、地面治的目標。

圖7 沖擊地壓防治技術發展史Fig.7 Development history of rock burst prevention and control technology

2.3 管理法規探索歷程

沖擊地壓得以防治，不僅需要先進適用的技術，也需要標準規范的管理制度進行技術定型與推廣。陜西省自胡家河煤礦于2013 年6 月被鑒定為沖擊地壓礦井后，陜西省各級監管監察部門也積極開展防沖知識掃盲學習，借助科研院所進行相關法規的制定。2014 年9 月，受咸陽市煤炭工業局邀請，中煤科工開采研究院在咸陽市開展了首次沖擊地壓技術培訓。2016 年9 月，課題組協助陜西省安委會出臺了《陜西省煤礦沖擊地壓防治十條規定》，陜西省首個沖擊地壓法規出臺。2017 年5 月，原國家煤監局組織課題組首次前往陜西進行沖擊地壓調研，陜西沖擊地壓受到國家關注。2019 年12 月，陜西省咸陽市人民政府印發了《咸陽市煤礦沖擊地壓防治管理辦法》。2021 年4 月，課題組主持制定了《陜西省煤礦沖擊地壓防治規定》，為全國首例，由陜西省四部門共同發布。歷經整整10 年的技術與條件的互饋反應探索，陜西省煤礦沖擊地壓逐步形成了自身的技術路線與管理方法，沖擊地壓防治由過去的認識探索走向了分類防治，2023 年2 月，《陜西煤礦沖擊地壓“一類一策”防治建議》，由課題組協助完成，為全國首例，由國家礦山安全監察局陜西局發布。

3 沖擊地壓類型與治理

3.1 沖擊地壓發生影響因素

1）開采深度影響。分析現有沖擊地壓案例，487.3 m 埋深是陜西省沖擊地壓發生的臨界深度。此外，如圖8 所示，陜西省沖擊地壓發生起數與埋深雖然并未表現出明顯的正相關關系，因為陜西省沖擊地壓主要出現在彬長礦區、麟游礦區一帶，該區域煤層埋深大部分聚集在700 m 左右，千米深井還沒有，所以沖擊地壓多集中在采深600～700 m。埋深小于700 m 的沖擊地壓發生于亭南煤礦、胡家河煤礦和文家坡煤礦；埋深大于700 m 的沖擊地壓發生于孟村煤礦和正通煤業。

圖8 沖擊地壓發生起數與埋深關系Fig.8 Relationship between rock burst number and burial depth

2）煤巖沖擊傾向性。陜西省沖擊地壓多發生于強沖擊傾向煤層，并且頂板巖層多具有弱沖擊傾向性，僅有亭南礦沖擊地壓發生區域所在頂板具有強沖擊傾向性?？傮w上看，當陜西省的煤巖層特征出現“煤層弱沖擊+頂板弱沖擊”時，煤巖層自身就已具備發生沖擊地壓的能力，當外界載荷環境滿足沖擊啟動判別準則時即會發生沖擊，當煤層或頂板巖層具有“強沖擊傾向性”時，對外界載荷環境的要求更低，沖擊地壓更容易發生。

3）地應力場。陜西省最大主應力為水平應力在16.50～38.67 MPa，屬于高及超高地應力區。陜西省最大水平主應力的方位角大部分處于47°～175°，各個沖擊地壓發生巷道軸向與最大水平主應力的夾角5°～75°。由表1 可知，僅有49 次沖擊地壓發生時最大水平主應力與巷道軸線的夾角小于45°，其余34次沖擊地壓發生時的夾角均大于等于45°，說明當最大水平主應力與巷道軸線的夾角較大對于沖擊地壓的發生起到一定的促進作用，導致巷道沖擊危險性的升高，但地應力場并非主要因素。

表1 沖擊地壓與地應力關系Table 1 Relationship between impact ground pressure and ground stress

4）煤層厚度影響。如圖9 所示，陜西省沖擊地壓多發生于厚度大于10 m 的煤層，但也并非煤層越厚沖擊地壓發生的概率越大，陜西省沖擊地壓多集中10～20 m 的煤層內。說明煤層厚度對于沖擊地壓的發生起到一定的促進作用，導致巷道沖擊危險性的升高，但煤層厚度并非主控因素。

圖9 沖擊地壓發生與煤層厚度關系Fig.9 Relationship between rock burst and coal seam thickness

5）堅硬頂板影響。陜西省發生過沖擊地壓地點頂板巖層，一般直接頂厚度為0～8.52 m，煤層上方至煤層距離0～100 m 范圍內必有一定厚度10～49 m不等的堅硬砂巖層或者堅硬砂巖層組，粗略統計見表2。說明堅硬頂板是陜西省沖擊地壓發生的主控因素。

表2 沖擊地壓發生起數與頂板巖性關系統計Table 2 Statistics of relationship between rock burst occurrence and roof lithology

6）構造影響。如圖10 所示，距離斷層200 m 范圍內呈距離斷層越近沖擊地壓發生起數越高，由此推斷斷層構造的影響范圍約為200 m，斷層附近沖擊地壓發生概率較高；200 m 以外雖也有沖擊地壓發生，但斷層因素非主要影響因素。

圖10 沖擊地壓發生與斷層距離關系Fig.10 Relationship between rock burst and fault distance

陜西省A3 向斜、A4 背斜、A5 向斜，X1 向斜（塬口子向斜），南玉子向斜（哪坡—曹杏灣—公坡寺），路家—小靈臺背斜附近均有沖擊地壓發生。

如圖11 所示，并沒有出現距離向斜軸部越近沖擊地壓發生數目激增的現象，但是可以注意到大部分沖擊地壓發生在褶曲構造附近區域，說明褶曲對沖擊地壓具有一定的影響，但影響比較有限，原因是陜西省的褶曲構造兩翼傾角較小，造成應力集中的程度有限。需要注意的是，斷層和褶曲復合構造區沖擊地壓頻發。

圖11 沖擊地壓發生與褶曲距離關系Fig.11 Relationship between rock burst and folding distance

7）煤柱寬度影響。陜西省90%以上沖擊地壓發生在區段煤柱區。既可能在寬度30、44.5 和69 m區段煤柱區，也可能發生在寬度15、20、21、25 和34 m 巷間煤柱區，也有大巷保護煤柱區。

如圖12 所示，凈寬30～69 m 區段煤柱區發生沖擊地壓48 次，其中有18 次沖擊時，區段煤柱內布置有巷道；凈寬15～35 m 巷間煤柱區發生沖擊地壓26 次。尤其是在區段煤柱內布置巷道，將會導致煤柱區沖擊危險性進一步升高?？梢?，寬煤柱是陜西省導致沖擊地壓發生的主控因素之一。

圖12 沖擊地壓發生與煤柱寬度關系Fig.12 Relationship between rock burst and coal pillar width

8）巷道交叉影響。如圖13 所示，統計分析得陜西省70%沖擊地壓事故發生在多巷道交叉附近。形成巷道交叉以聯絡巷、水倉、硐室和泄水巷居多，因此優化工作面設計時需要減少上述巷道的數量。多巷道交叉區域也是掘進和回采時均發生沖擊，并且距離巷道交叉位置越近，沖擊地壓發生次數也越多，說明在陜西省多巷道交叉時會大幅增大沖擊危險性，在沖擊危險性預評價中劃分沖擊危險區域時需要對其進行重點考慮，采取適當的措施以降低其沖擊危險。

圖13 沖擊地壓發生與巷道交叉Fig.13 Impact ground pressure occurrence and roadway intersection

3.2 主要類型及其治理

3.2.1 沖擊地壓類型劃分

綜合陜西省沖擊地壓發生特征以及24 座沖擊地壓礦井的實際情況，可知煤巖沖擊傾向性、堅硬頂板、地質構造、厚底煤、寬煤柱、巷道密集、孤島大煤柱和煤層厚度變化等因素對沖擊地壓的發生均有影響。這些因素中，堅硬頂板、地質構造及寬煤柱對沖擊地壓的影響程度更高、影響范圍更廣，稱為主控因素；而煤巖沖擊傾向性、厚底煤、巷道密集、孤島大煤柱和煤層厚度變化等因素由于影響程度相對較低，稱為輔助因素，具體見表3。無論是主控因素還是輔助因素，都不是獨立作用，都存在交叉組合，但主控因素是核心，如果消除主控誘發因素，其他輔助因素將不再是影響因素。

表3 陜西省24 座沖擊地壓礦井主控因素Table 3 Main control factors for 24 rock burst mines in Shaanxi Province

目前在煤柱設計上“能減盡減、能小盡小”，一方面取消了灌漿巷布置，并將工作面泄水巷調整到底板巖層內，或者布置盤區集中泄水巷在底板巖層中；另一方面將復合災害較輕的礦井，煤柱調整為寬度不大于6 m，一定程度上降低了寬煤柱的沖擊風險。地質構造影響往往是較大地質構造或構造群，具有大范圍區域性、周期性影響特點，主要體現在頂板、底板，但是不管寬煤柱還是構造主導，都離不開上覆頂板加載作用，因此陜西煤礦沖擊地壓在多種因素作用下形成以下主要場景。

基于沖擊地壓主控因素，這里將陜西省沖擊地壓劃分為3 大類，分別為：堅硬頂板主導型、地質構造主導型和寬煤柱主導型。主要防治思路是：基于主控因素分類后，分析各類沖擊地壓的發生特點，并將主控因素作為沖擊地壓防治的重點，針對主控因素提出主導防治方法，此外，針對輔助因素的其他防治方法需要根據現場實際情況進行選擇。

3.2.2 沖擊地壓分類防治

1）厚硬頂板主導型沖擊地壓防治

陜西省24 座沖擊地壓礦井有18 座均不同程度地受到煤層上覆厚硬頂板的影響。對該類型沖擊地壓起到關鍵作用的通常為煤層巷道上部垂距100 m范圍內賦存厚度大于10 m 的砂巖巖層，礦井受影響的范圍一般能達到1-2 采區（盤區），甚至整個礦井，因此厚硬頂板屬于區域性影響因素[15]。而厚硬頂板的影響時期通常從礦井服務初期，同一采區（盤區）連續分布的第2 或第3 個回采工作面開始。隨著礦井開采范圍的增大，采空區面積的增大，堅硬頂板的影響程度也逐漸升高，主要原因是當僅有小范圍采空時主要是上覆低位堅硬頂板產生影響，但是當大范圍采空后高位堅硬頂板的影響將會出現，形成高位+低位堅硬頂板的疊加影響。此時，影響的不僅是回采工作面，還有中央大巷或采區（盤區）大巷。典型的厚硬頂板主導型沖擊地壓案例包括，亭南礦206、207 工作面鄰空巷道沖擊地壓顯現，文家坡礦4104 工作面回采期間鄰空巷道沖擊地壓顯現等。

堅硬頂板主導型沖擊地壓防治的關鍵是區域性弱化堅硬頂板，通?！耙淮巍笔┕け憧赏瓿芍卫?，能夠從根本上消除該因素的影響，不必長期反復對同一塊頂板進行弱化，堅硬頂板處理后不存在時間效應。但需要注意，對堅硬頂板的處理必須滿足2 點要求：①同一層位的堅硬頂板必須區域性充分弱化，即將堅硬頂板切成的塊度足夠??；②弱化堅硬頂板的層位必須合理，高位、低位堅硬頂板一般需要同時處理。課題組針對高低頂板分別開發了高位頂板地面區域壓裂技術、低位頂板井下千米鉆機區域水力壓裂技術。文獻[16-18]有具體報道，在此不再贅述。其中地面區域壓裂：壓裂規模大，可實現區域高位或低位堅硬頂板弱化；井下超長水平孔局部壓裂：壓裂規模中等，可實現局部中位或低位堅硬頂板弱化。對于上覆巖層100 m 范圍內存在多層厚硬頂板，可采用井地協調立體壓裂技術，如圖14 所示。

圖14 厚硬頂板井地協同立體壓裂方案示意Fig.14 Schematic of collaborative three-dimensional fracturing scheme for thick hard top plate well and ground

2）寬煤柱主導型沖擊地壓防治

寬煤柱主導型沖擊地壓在陜西省分布較為廣泛，24 座沖擊地壓礦井有16 座均不同程度地受到寬煤柱的影響。早期，煤礦在寬煤柱內布置有泄水巷和灌漿巷，形成“三巷兩煤柱”和“四巷三煤柱”的局面，導致寬煤柱及其影響巷道的沖擊危險性進一步升高。后期，由于設計優化，取消了灌漿巷布置，并將工作面泄水巷調整到底板巖層內，或者布置盤區集中泄水巷在底板巖層中，一定程度上降低了寬煤柱的沖擊風險。從根本、源頭上解決寬煤柱問題的方法，是將寬煤柱調整為寬度不大于6 m 的窄煤柱或無煤柱；但在實際操作時，受到水、火、瓦斯等其他災害的影響，窄煤柱護巷在多災害礦井現階段難以采用。寬煤柱留設后，會與上覆堅硬頂板形成“T”型結構，使得寬煤柱相鄰巷道沖擊危險性大幅提升，尤其在遇到斷層、巷道交叉等特殊區域或“見方”“來壓”等特殊時期時，沖擊危險性將進一步升高，甚至導致沖擊地壓顯現。

寬煤柱主導型沖擊地壓防治的關鍵是轉移煤柱的高集中應力，將應力峰值及其顯著影響范圍向遠離巷道空間方向轉移。為了高效實現該目的，開發了煤層水力旋切擴孔掏槽技術，對巷道側向高應力區進行擴孔，形成遠大于鉆孔直徑的卸壓空間，施工效果如圖15 所示，掏槽后的空洞大小為150 mm 鉆孔的45～60 倍，其有效卸壓半徑達4.0 m 以上。通過現場實施，解決了常規大直徑鉆孔單孔卸壓空間小、應力恢復快的問題；顯著提高卸壓效果的同時，極大降低卸壓孔密度，減小對巷道支護的破壞；具有一次預卸壓到位，避免反復解危，降低對生產干擾等優勢；適合遠程遙控作業，應用前景廣闊。

圖15 煤層水力旋切擴孔掏槽示意Fig.15 Schematic of hydraulic rotary cutting and expanding hole cutting in coal seam

擴孔后，巷道側向峰值應力降低40%以上，巷道底鼓量降低60%，擴孔區域未發生能量大于104J 的微震事件，技術實施前后鉆孔應力監測變化曲線如圖16 所示。

圖16 煤層水力旋切擴孔掏槽對應力分布的影響Fig.16 Effect of hydraulic rotary cutting and expanding of coal seam on stress distribution

3）構造主導型沖擊地壓防治

地質構造主導型沖擊地壓在陜西省分布較為廣泛，24 座沖擊地壓礦井有12 座均不同程度受到地質構造的影響。地質構造影響范圍一般為地質構造周邊0～300 m，通常發育程度更高的地質構造影響范圍會更大。并且地質構造的影響在時間上持續性很長，只要其周邊有采掘活動，地質構造的影響就始終存在，無法完全消除。因此，當服務周期較長的煤層大巷遇到大型地質構造，不但掘進期間沖擊地壓顯現頻繁，后期使用期間沖擊地壓也呈周期性顯現的規律，例如高家堡一盤區大巷、孟村受復合構造區影響的煤層大巷、崔木礦中央大巷等，這些大巷最終結果為封閉處理或調層位至頂板巖層或每年不停維修，耗費巨大。而服務周期較短的采煤工作面，在設計時通常會避開大型地質構造，但在掘進中常會揭露一些落差在0～10 m 的小型斷層，這些斷層常會導致周邊煤體沖擊危險性升高，尤其是附近還有褶曲構造，形成了復合構造區，影響更是巨大，例如胡家河礦“10·11”沖擊地壓事故就發生在復合構造區。

地質構造主導型沖擊地壓防治的關鍵是釋放構造應力，構造應力主要賦存于煤層頂板與底板中。由于任何人工措施都不可能將地質構造完全消滅，而只要地質構造存在，周邊區域構造應力的集聚和升高就始終進行著，所以對于地質構造主導型沖擊地壓的防治核心是擾亂其水平應力集中方向，同時兼顧降低垂直應力的集中程度。如圖17 所示，孟村煤礦發生全國罕見的在用大巷沖擊地壓，在沒有可借鑒經驗基礎上，課題組提出對斷層東翼的煤層上覆頂板采用千米鉆機進行區域性水力壓裂，對斷層東翼水平應力、垂直應力集中都實現了擾動，從而實現了大巷沖擊地壓的防治。

圖17 孟村煤礦頂板千米順層區域壓裂鉆孔布置[19]Fig.17 Layout plan of roof bedding regional fracturing boreholes in Mengcun Coal Mine[19]

3.3 防治成效

陜西省沖擊地壓出現在2013 年1 月，當時許多礦井正在建設階段，隨著相似條件的黃隴侏羅紀煤田彬長、永隴礦區大規模開發，沖擊地壓礦井數量、發生次數井噴式增長，如圖18 所示，2015 年達到沖擊地壓顯現的峰值；從2016 年后，彬長礦區各礦對沖擊地壓加大研究，優化礦井開采設計，加大防沖卸壓技術的落實，沖擊地壓顯現逐年減少，尤其是近3年來煤層厚硬頂板千米順層鉆孔區域壓裂技術試驗成功后，隨著各礦井陸續推廣應用，沖擊地壓事故期數明顯降低。

圖18 2013—2023 年陜西省沖擊地壓發生起數Fig.18 Number of rock burst events in Shaanxi Province during 2013—2023

4 結 論

1）陜西省煤礦沖擊地壓具有災害礦井集中、災害程度嚴重、多災害疊加影響顯著、防治難度大等特點?？紤]到沖擊地壓災害自身的影響因素眾多、作用機理復雜、現場動態多變的特征，需要開展陜西省沖擊地壓區域性、源頭性及全面性治理。

2）基于主控因素對陜西省沖擊地壓進行分類，并針對每種類型沖擊地壓提出了防治對策，建議了防治新技術，以實現防沖效率及效果的提升。

3）針對各煤礦、采區（盤區）、工作面的實際情況，進行防控對策的進一步細化和具體化，形成各礦井的“一類一策”。對于陜西省煤礦沖擊地壓災害治理依然任重而道遠，仍需要進一步開展系統化、科學化、精細化研究。