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

　第４７卷第９期煤炭科学技术Ｖｏｌ􀆰４７　Ｎｏ􀆰９　　２０１９年９月ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｐ.２０１９　特约综述　　齐庆新(１９６４—)ꎬ男ꎬ吉林九台人ꎬ研究员ꎬ博士ꎬ博士生导师ꎮ１９８６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ꎬ１９８９年８月硕士毕业于煤炭科学研究总院北京开采所ꎬ１９９３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ꎬ从事煤岩脆性力学研究ꎬ并学习博士课程ꎬ１９９６年１０月博士毕业于煤炭科学研究总院北京开采所ꎬ１９９９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ꎮ现任中国煤炭科工集团一级首席科学家ꎬ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ꎬ煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室副主任ꎮ兼任中国岩石力学与工程学会理事ꎬ中国煤炭学会煤矿动力灾害防治专委会副主任委员ꎬ中国煤炭工业技术委员会煤矿安全专业专家委员会委员ꎬ创新方法研究会技术创新方法专业委员会委员ꎬ«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ꎮ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ꎮ作为项目或课题负责人ꎬ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ꎬ提出了冲击地压“三因素”理论ꎬ完善和丰富了冲击地压发生机理ꎬ得到了业内学者的广泛认可ꎻ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ꎻ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ꎬ已成功应用于冲击地压矿井ꎬ有效地指导了冲击地压预测与防治ꎻ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ꎬ提出了煤体渗透率现场测定新方法ꎬ指导了煤矿瓦斯抽放技术的实施ꎻ在进行冲击地压矿井分类的基础上ꎬ提出了冲击地压的应力控制理论ꎬ揭示了冲击地压的发生本质ꎮ齐庆新研究员是孙越崎青年科技奖获得者ꎬ新世纪百千万人才工程国家级人选ꎬ国务院政府特殊津贴获得者ꎮ荣获国家科技进步二等奖２项ꎬ省部级科技进步奖１０余项ꎮ作为第１完成人ꎬ主持完成国家标准１９项ꎬ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ꎮ出版专著(合著)９部ꎬ发表论文１００余篇ꎬ发明专利１０余项ꎮ移动扫码阅读齐庆新ꎬ李一哲ꎬ赵善坤ꎬ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ꎬ２０１９ꎬ４７(９):１－４０.ｄｏｉ:１０􀆰１３１９９/ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０１９􀆰０９􀆰００１ＱＩＱｉｎｇｘｉｎꎬＬＩＹｉｚｈｅꎬＺＨＡＯＳｈａｎｋｕｎꎬｅｔａｌ.ＳｅｖｅｎｔｙｙｅａｒｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｒｏｃｋｂｕｒｓｔｉｎＣｈｉｎａ:ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４７(９):１－４０.ｄｏｉ:１０􀆰１３１９９/ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０１９􀆰０９􀆰００１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齐庆新１ꎬ２ꎬ３ꎬ李一哲１ꎬ２ꎬ３ꎬ赵善坤２ꎬ３ꎬ张宁博２ꎬ３ꎬ４ꎬ郑伟钰２ꎬ３ꎬ５ꎬ李海涛２ꎬ３ꎬ李宏艳２ꎬ３(１.煤炭科学研究总院深部开采与冲击地压防治研究院ꎬ北京　１０００１３ꎻ２.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室ꎬ北京　１０００１３ꎻ３.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院ꎬ北京　１０００１３ꎻ４.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院ꎬ北京　１０００８３ꎻ５.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院ꎬ北京　１０００８３)收稿日期:２０１９－０７－２０ꎻ责任编辑:杨正凯基金项目:国家重点研发计划资助项目(２０１７ＹＦＣ０８０４２０３ꎬ２０１７ＹＦＣ０８０４２０１)ꎻ国家自然科学基金面上资助项目(５１８７４１７６)作者简介:齐庆新(１９６４—)ꎬ男ꎬ吉林长春人ꎬ博士ꎬ研究员ꎮＥ－ｍａｉｌ:[e-mail]通讯作者:李一哲(１９９１—)ꎬ男ꎬ河南焦作人ꎬ博士研究生ꎮＥ－ｍａｉｌ:[e-mail]１２０１９年第９期煤炭科学技术第４７卷目录　摘要(２)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺０　引言(３)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺１　我国冲击地压灾害与研究状况(４)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺１.１　冲击地压初期认识阶段１.２　冲击地压研究探索阶段１.３　冲击地压研究快速发展阶段１.４　冲击地压研究新的挑战２　冲击地压发生机理(１５)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺３　冲击地压矿井类型(１７)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺４　冲击地压监测技术与装备(１７)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺５　冲击地压防治方法与技术(１９)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺５.１　区域防范方法５.２　局部解危方法６　冲击地压法律法规与标准(２１)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺７　冲击地压理论与技术体系的形成(２２)􀆺􀆺􀆺８　工程实践(２２)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺８.１　冲击地压监测８.２　冲击地压综合监测与预警８.３　冲击地压防治８.４　工程一体化实践９　问题思考与展望(３４)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺９.１　问题思考９.２　展望１０　结语(３５)􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺􀆺　　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ꎬ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ꎮ同时ꎬ兼顾国外主要采矿国家在冲击地压研究上开展的工作ꎮ可以看到ꎬ随着我国煤矿开采深度的增加ꎬ冲击地压矿井数量和灾害危害程度显著增加ꎬ而国外冲击地压因煤矿开采的萎缩ꎬ只在个别一些国家偶尔发生冲击地压ꎻ对于冲击地压发生机理的研究ꎬ国外对此研究的工作主要是停留在２０世纪５０—９０年代ꎬ而我国主要研究成果是近３０年的事情ꎬ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ꎻ在冲击地压监测预警方面ꎬ国外主要集中在微震与地音监测方面ꎬ并配合钻屑法ꎬ而我国在此基础上ꎬ提出了采动应力监测方法ꎬ并开发了相关技术装备ꎬ现已广泛应用于实际煤矿冲击地压监测与预警ꎻ在冲击地压防治方面ꎬ以往重点关注在煤层和顶板冲击危险性的消除和解危上ꎬ而最近１０年来ꎬ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ꎬ旨在加强局部巷道支护的同时ꎬ从区域上控制煤岩体结构稳定性和应力分布ꎬ开发了分级分类的冲击地压巷道支护技术ꎬ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ꎻ在冲击地压相关法律法规与标准体系建设方面ꎬ最近１０年来ꎬ我国开展了较为系统的制订工作ꎬ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ꎬ现已初步建成冲击地压标准体系ꎮ改革开放４０年来ꎬ我国煤矿冲击地压矿井数量不断增加ꎬ研究冲击地压的人数不断增加ꎬ冲击地压发生机理不断完善ꎬ冲击地压监测技术及仪器与装备从无到有ꎬ性能不断提升ꎬ冲击地压防治技术与方法不断完善ꎬ有效性不断提高ꎬ冲击地压有关法律法规从无到有ꎬ现已趋于完善ꎮ综合而言ꎬ我国煤矿冲击地压理论与技术体系已初步形成ꎮ应该看到ꎬ随着大数据、智能化与机器人时代的到来ꎬ在新的科学技术的推动下ꎬ冲击地压理论与技术将获得更大的发展ꎮ关键词:冲击地压ꎻ发生机理ꎻ监测ꎻ防治ꎻ标准ꎻ技术体系中图分类号:ＴＤ３２４　　　文献标志码:Ａ　　　文章编号:０２５３－２３３６(２０１９)０９－０００１－４０ＳｅｖｅｎｔｙｙｅａｒｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｒｏｃｋｂｕｒｓｔｉｎＣｈｉｎａ:ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍＱＩＱｉｎｇｘｉｎ１ꎬ２ꎬ３ꎬＬＩＹｉｚｈｅ１ꎬ２ꎬ３ꎬＺＨＡＯＳｈａｎｋｕｎ２ꎬ３ꎬＺＨＡＮＧＮｉｎｇｂｏ２ꎬ３ꎬ４ꎬＺＨＥＮＧＷｅｉｙｕ２ꎬ３ꎬ５ꎬＬＩＨａｉｔａｏ２ꎬ３ꎬＬＩＨｏｎｇｙａｎ２ꎬ３(１.ＤｅｅｐＭｉｎｉｎｇａｎｄＲｏｃｋｂｕｒｓｔＢｒａｎｃｈꎬＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ　１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＭｉｎｉｎｇａｎｄＣｌｅａｎＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬＢｅｉｊｉｎｇ　１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＭｉｎｅＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｒａｎｃｈꎬＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ　１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎬＢｅｉｊｉｎｇ　１０００８３ꎬＣｈｉｎａꎻ５.ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎬＢｅｉｊｉｎｇ　１０００８３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔｉｎｔｈｅｐａｓｔ７０ｙｅａｒｓｓｉｎｃｅｔｈｅｆｏｕｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅＰｅｏｐｌｅ’ｓＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＣｈｉｎａ.Ｉｔｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙꎬｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎬｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎꎬｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｌａｗｓꎬｒｅｇ￣ｕｌａｔｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｗｏｒｋｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｍａｊｏｒｆｏｒｅｉｇｎｍｉｎｉｎｇｃｏｕｎｔｒｉｅｓｏｎｔｈｅ２齐庆新等: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２０１９年第９期ｓｔｕｄｙｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔ.ＩｔｃａｎｂｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｄｅｐｔｈｉｎＣｈｉｎａꎬｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｉｎｅｓｗｉｔｈｒｏｃｋｂｕｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｄｉｓａｓｔｅｒｄａｍａｇｅｈａｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ.Ｂｙｃｏｎｔｒａｓｔꎬｄｕｅｔｏｔｈｅｓｈｒｉｎｋｉｎｇｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｉｎｆｏｒｅｉｇｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓꎬｔｈｅｒｏｃｋｂｕｒｓｔｓｈａｐｐｅｎｏｃｃａｓｉｏｎａｌｌｙｔｈｅｒｅ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔａｂｒｏａｄｍａｉｎｌｙｈａｐｐｅｎｅｄｉｎｔｈｅ１９５０ｓａｎｄ１９９０ｓꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｍａｊｏｒｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｏｖｅｒｔｈｅｐａｓｔ３０ｙｅａｒｓｉｎＣｈｉｎａꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｔｈｅｗｅａｋ￣ｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｉｎｔｅｎｓｉｔｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎꎬｓｔｒｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙꎬｓｔａｒｔ－ｕｐｔｈｅｏｒｙａｎｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ.Ｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔꎬｆｏｒｅｉｇｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｏｎｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎬｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉ