巖爆和沖擊地壓的差異解析及深部工程地質(zhì)災(zāi)害關(guān)鍵機(jī)理問(wèn)題*

宮鳳強(qiáng) 潘俊鋒 江 權(quán)

(①東南大學(xué)土木工程學(xué)院， 南京 211189， 中國(guó)) (②東南大學(xué)未來(lái)地下空間研究院， 南京 211189， 中國(guó)) (③煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)采研究分院， 北京 100013， 中國(guó)) (④中煤科工開(kāi)采研究院有限公司， 北京 100013， 中國(guó)) (⑤中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430071， 中國(guó))

0 引 言

隨著“向地球深部進(jìn)軍”這一國(guó)家戰(zhàn)略科技問(wèn)題解決進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，諸如深埋交通隧道、深部水電廠房或引水洞、深部礦井等深部工程數(shù)量越來(lái)越多、規(guī)模越來(lái)越大(黃潤(rùn)秋等，1991；錢七虎，2004；何滿潮， 2005； 王明洋等，2006；鄒光富等， 2007； 李夕兵等，2011；馮夏庭等，2013；謝和平等， 2015a； 潘一山，2018a； 謝和平， 2019； 彭建兵等， 2020)。在國(guó)內(nèi)外深部工程建設(shè)過(guò)程中，巖爆、沖擊地壓是經(jīng)常遇到的最典型的深部硬巖、煤動(dòng)力破壞現(xiàn)象(圖 1，圖 2)(Crane， 1929； 林景云， 1959； Cook， 1963， 1965； 胡克智等， 1966； 羅貽嶺， 1975； 陳宗基， 1987； 黃潤(rùn)秋等， 1997； 吳財(cái)芳等， 2003； Ortlepp， 2005； 秦四清等， 2005； Li et al.，2012； 王鷹等， 2016； 馮夏庭等， 2019； 嚴(yán)健等， 2019； 薛翊國(guó)等， 2020； 周航等， 2020； 蘭恒星等， 2021)。在本文分析和討論時(shí)，為了避免歧義，巖爆專指發(fā)生在深埋隧道(隧洞)洞表面、深部金屬礦(或煤礦)巖質(zhì)巷道和礦柱及掌子面部位硬巖的彈射、爆裂或崩落現(xiàn)象，伴隨不同程度聲響并釋放出不同程度的動(dòng)能； 沖擊地壓則專指發(fā)生在深部煤層中煤拋出現(xiàn)象，釋放出不同程度的動(dòng)能，嚴(yán)重時(shí)往往伴隨聲響、震動(dòng)、氣浪或沖擊波，甚至可能造成頂?shù)装迤茐纳踔链輾锏?。跟天然滑坡、泥石流等地表地質(zhì)災(zāi)害不同，巖爆和沖擊地壓原來(lái)在自然界并不存在，完全是由于人類在進(jìn)行深部地下空間利用和深部礦產(chǎn)資源開(kāi)采等工程建設(shè)時(shí)誘發(fā)產(chǎn)生的，和人的因素直接相關(guān)，即不進(jìn)行深部工程建設(shè)則不會(huì)出現(xiàn)巖爆和沖擊地壓，因此兩者屬于最典型的工程地質(zhì)災(zāi)害，更加確切地說(shuō)是深部工程地質(zhì)災(zāi)害。

圖 1 錦屏Ⅱ級(jí)水電站輔助隧洞強(qiáng)巖爆(Jiang et al.，2010)Fig. 1 Strong rock burst in assistant tunnel of Jinping Ⅱ hydropower station(Jiang et al.，2010)

圖 2 趙樓煤礦強(qiáng)沖擊地壓(潘俊鋒等， 2020a)Fig. 2 Strong rock burst in Zhaolou coal mine (Pan et al.，2020a) a. 綜放工作面； b. 運(yùn)輸巷

巖爆和沖擊地壓是世界性的深部工程地質(zhì)災(zāi)害。巖爆在中國(guó)、南非、印度、智利、波蘭、加拿大、美國(guó)、意大利、澳大利亞、俄羅斯、挪威、日本、瑞典、瑞士等20多個(gè)國(guó)家的隧道工程和硬巖礦山中都曾遇到(Crane， 1929； Cook， 1963； 譚以安， 1988； 賈愚如等， 1989； 王元漢等， 1998； 馮濤等， 1998； 謝學(xué)斌， 1999； 馮夏庭等， 2013； Stacey， 2013； 錢七虎， 2014)。同樣，也有20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的煤礦中發(fā)生過(guò)沖擊地壓(и.M.佩圖霍夫等， 1994； 潘一山， 1999； 竇林名等， 2001； 齊慶新等， 2008)。我們國(guó)家發(fā)生過(guò)沖擊地壓的礦井已有319個(gè)(包括已關(guān)閉的礦井)，遍布26個(gè)產(chǎn)煤的省(自治區(qū)和直轄市)(潘一山， 2018a)。不論巖爆還是沖擊地壓，它們發(fā)生時(shí)都表現(xiàn)為深部圍巖或煤層動(dòng)力破壞現(xiàn)象，在發(fā)生時(shí)間和空間上都具有很大的突發(fā)性、隨機(jī)性和不確定性，發(fā)生后往往會(huì)造成人員傷亡、設(shè)備損毀，影響生產(chǎn)或耽誤工程進(jìn)度，后果非常嚴(yán)重，甚至引發(fā)地震(羅貽嶺， 1980； 趙本鈞， 1981； 郭然， 2000； 祝方才， 2001； 宮鳳強(qiáng)等， 2007a， 2007b； Jiang et al.，2010； 潘俊鋒等， 2012， 2013， 2020a)。例如，印度的Kolar金礦發(fā)生巖爆，在距巖爆震中2～3km處的地表建筑物被毀，大的巖爆所產(chǎn)生的能量達(dá)到里氏4.5～5.0級(jí)地震(陶振宇， 1988)； 我國(guó)最大埋深2525m的四川錦屏二級(jí)水電站引水隧洞施工中發(fā)生巖爆750多次，其中“11·28”極強(qiáng)巖爆災(zāi)害，造成7名施工人員遇難，造價(jià)昂貴的TBM掘進(jìn)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞，搶險(xiǎn)救援過(guò)程長(zhǎng)達(dá)35d(中國(guó)新聞網(wǎng)， 2010； 錢七虎， 2014)； 川藏鐵路拉薩到林芝段桑珠嶺隧道，巖爆頻率一天最高可達(dá)20次，巖爆飛出距離可達(dá)40m，重達(dá)4t的開(kāi)挖臺(tái)車被震跳(央視新聞客戶端， 2016)； 川藏鐵路拉薩到林芝段巴玉隧道全長(zhǎng)13073m，最大埋深約2080m，正洞預(yù)測(cè)巖爆段共計(jì)12242m，占其長(zhǎng)度的94%，其中中等強(qiáng)烈?guī)r爆段9136m，巖爆發(fā)生的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、頻率不一，形態(tài)多樣，在世界隧道施工史上均屬罕見(jiàn)(韓侃等， 2020)。沖擊地壓事故后果也很嚴(yán)重，例如1959年北京門(mén)頭溝礦發(fā)生的3.8級(jí)地震的沖擊地壓，不但造成井下生產(chǎn)設(shè)施嚴(yán)重破壞，而且波及地面，震壞、震裂房屋達(dá)百余間，有感震動(dòng)半徑達(dá)五公里(章夢(mèng)濤， 1987)。1989年3月13日德國(guó)Merker附近發(fā)生一起開(kāi)采引起的沖擊地壓，并引起局部地震，震級(jí)5.4級(jí)，造成地面3人受傷、建筑物部分損傷(竇林名等， 2017)。近幾年國(guó)內(nèi)沖擊事故也發(fā)生多起，如： 2018年 10 月20日山東能源集團(tuán)龍鄆煤礦發(fā)生沖擊地壓事故，造成21人死亡，震驚全國(guó)； 2019年 6 月9日吉林煤業(yè)集團(tuán)龍家堡煤礦沖擊地壓事故死亡9人； 2019年 8 月2日開(kāi)灤集團(tuán)唐山煤礦沖擊地壓事故死亡7人(齊慶新等， 2020)； 2020年 2 月22日，山東能源集團(tuán)龍堌煤礦發(fā)生沖擊地壓事故，造成4人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失1853萬(wàn)元(山東煤礦安全監(jiān)察局， 2020)。

由于巖爆和沖擊地壓災(zāi)害危害巨大，越來(lái)越多研究人員和工程人員愈加重視，分別從機(jī)理分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、調(diào)控防治等方面開(kāi)展了大量研究工作。但是巖爆和沖擊地壓的誘發(fā)機(jī)理非常復(fù)雜，目前尚未完全明晰，仍然是深部工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界性科學(xué)難題。2019年度國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)專項(xiàng)項(xiàng)目“川藏鐵路重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題項(xiàng)目”指南“(三)深埋超長(zhǎng)隧道工程災(zāi)變機(jī)制”中也把“巖體應(yīng)力賦存規(guī)律與巖爆機(jī)理”列為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一(國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)， 2019)。

由于歷史原因，巖爆和沖擊地壓長(zhǎng)期存在概念混用的情況，特別是沖擊地壓災(zāi)害事故報(bào)道時(shí)經(jīng)常稱之為巖爆事故。在學(xué)術(shù)界，有的專家認(rèn)為沖擊地壓是巖爆的一種形式，有的專家認(rèn)為兩者不同，應(yīng)區(qū)分對(duì)待。本文綜述了我國(guó)在巖爆和沖擊地壓領(lǐng)域的早期研究歷程。在綜合前人大量研究的基礎(chǔ)上，從表觀現(xiàn)象、限定對(duì)象、研究對(duì)象、賦存條件、行業(yè)領(lǐng)域、工程建設(shè)方法、工程建設(shè)目的、要求及支護(hù)性質(zhì)、誘發(fā)機(jī)理，傾向性判據(jù)、劃分類型、劃分等級(jí)、等級(jí)評(píng)價(jià)方法等方面分析了巖爆和沖擊地壓的差異。認(rèn)為在研究對(duì)象(硬巖和煤的承載強(qiáng)度、儲(chǔ)能及釋能能力及彈脆性)、受力條件(地應(yīng)力、擾動(dòng)應(yīng)力)和邊界條件(開(kāi)挖和開(kāi)采方法及工序、擾動(dòng)范圍和時(shí)效性等)上，巖爆和沖擊地壓均存在根本區(qū)別。建議對(duì)巖爆和沖擊地壓區(qū)別定義和分開(kāi)研究，才能更加深入地推動(dòng)未來(lái)的研究工作。

1 巖爆、沖擊地壓的含義和名稱

1.1 巖爆、沖擊地壓的英文名稱

巖爆英文名稱通常為“rock burst”或者“rockburst”，基本沒(méi)有爭(zhēng)議?！皉ock burst”目前可追溯至1924年南非聯(lián)盟Union of South Africa的Witwatersrand rock burst committee的研究報(bào)告(Union of South Africa， 1924)?！皉ock burst”在得到廣泛認(rèn)可前，已經(jīng)有一些其他術(shù)語(yǔ)用于巖石動(dòng)力現(xiàn)象的描述，正如Crane(1929)在報(bào)告“Rock Bursts in the Lake Superior Copper Mines， Keweenaw Point， Michigan”中所論述的“Rock bursts are phenomena associated with mining operations， particularly with deep mining…. The intensity is usually in direct proportion to the depth， varying from a loosening and sloughing off to a violent rupture， giving rise to the term‘explosive rock’”、“The more or less violent breaking of rock in mine workings has been variously designated as ‘flaking’，‘pressure bursts’，‘strain bursts’，‘bumps’，‘quakes’ and ‘a(chǎn)ir blasts’，which indicate opinions as to cause and effect(Smeeth， 1904； Moore， 1918； Union of South Africa， 1924； Beringer， 1928； Spalding， 1928； Wilson， 1928)，而且最廣泛應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)是“air blast”，原因在于“as a more or less rapid movement of air often accompanies the more violent phenomena of rock failure”。作者認(rèn)為上述術(shù)語(yǔ)是特定的條件和行為的原因和性質(zhì)所決定的“flaking， pressure bursts， and quakes are terms ranged to indicate action of increasing magnitude; and pressure bursts， strain bursts， bumps， and quakes are ranged according to the cause and character of the action”。相比而言，巖爆更加適合描述巖石的劇烈破壞現(xiàn)象“The term ‘rock bursts’ may be employed， although inadequately， to designate the whole range of phenomena of violent failure of rock”(Beringer， 1928； Spalding， 1928； Crane， 1929)。Crane的報(bào)告長(zhǎng)達(dá)43頁(yè)，對(duì)巖爆問(wèn)題進(jìn)行了廣泛、詳細(xì)的研究，包括誘發(fā)巖爆的各種因素和原因，斷層、滑移、交叉的影響，巖爆類型等，還討論了層裂(Spalling)。隨后20世紀(jì)30年代JournaloftheChemical，MetallurgicalandMiningSocietyofSouthAfrica上發(fā)表了有關(guān)“rock burst”的討論論文(Gray， 1932， 1933； Sinclair， 1936a， 1936b)。“rockburst”來(lái)源于1958年的文獻(xiàn)“De-stressing： a means of ameliorating rockburst conditions”(Roux et al.，1958)。目前在學(xué)術(shù)論文中，“rock burst”或者“rockburst”都在使用，已經(jīng)得到普遍認(rèn)可。

沖擊地壓對(duì)應(yīng)的英文名稱比較復(fù)雜，這主要源于對(duì)沖擊地壓現(xiàn)象的不同認(rèn)識(shí)。早期研究中，煤礦的動(dòng)力現(xiàn)象可以追溯到1924年，論文中用了“bumps”一詞(Rice et al.，1924)。李玉生對(duì)礦山?jīng)_擊地壓名詞的含義就進(jìn)行了深入分析，系統(tǒng)整理了各個(gè)國(guó)家對(duì)發(fā)生在礦山中的沖擊現(xiàn)象所采用的各種名詞(李玉生， 1982)，認(rèn)為礦山?jīng)_擊對(duì)應(yīng)的英文分別有rock burst、coal burst、coal(rock) burst in compact zone、coal bump、rock burst from roof strata、rock burst from floor strata、coal(rock) burst in seam、coal burst due to sudden slackening of coal seam、coal sliding burst、coal flow burst、inherent burst、pressure burst、rock burst to abutment pressure、shock burst等。有的研究論文把煤礦中的沖擊地壓看作是巖爆，例如“A rockburst consists of a brutal expulsion of the worked seam accompanied by a violent shock mainly felt in the vicinity of the coal seam where it can cause significant damage such as roadways and pillars closures or coalburst”(Driad-Lebeau et al.，2005)?，F(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《沖擊地壓測(cè)定監(jiān)測(cè)與防治方法——第2部分：煤的沖擊傾向性分類及指數(shù)的測(cè)定方法》(GB/T25217.2-2010)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2010)對(duì)應(yīng)的英文Methodsfortest，monitoringandpreventionofrockburst—Part2：Classificationandlaboratorytestmethodonburstingliabilityofcoal中把“沖擊地壓”翻譯為“rock burst”。

1.2 巖爆、沖擊地壓的中文名稱

巖爆的中文名稱沒(méi)有異議。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的學(xué)術(shù)論文中，“巖爆”中文專業(yè)術(shù)語(yǔ)最早見(jiàn)于1965年張宗祜和王大純?cè)凇犊茖W(xué)通報(bào)》上發(fā)表的《工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及今后發(fā)展方向的意見(jiàn)》中認(rèn)為“地下建筑的工程地質(zhì)現(xiàn)象是多種多樣的…某些地下坑道掘進(jìn)中在工作面上常發(fā)生彈射伴有且大聲響的變形就稱為沖擊地壓(或巖爆)，此種現(xiàn)象主要是由于極限應(yīng)力狀態(tài)所引起的，一般常發(fā)生在斷層帶、背斜地帶及坑道交叉處。有關(guān)此種現(xiàn)象從地質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)分析地應(yīng)力的儲(chǔ)存狀況、巖體力學(xué)條件并考慮各種地質(zhì)因素和人為因素加以研究還很不夠?！?張宗祜等， 1965)。這是沖擊地壓和巖爆首次一起出現(xiàn)，認(rèn)為是工程地質(zhì)現(xiàn)象，也是首次認(rèn)為應(yīng)該從地質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行分析。陳克儉在《不襯砌水工隧洞工程地質(zhì)條件的初步探討》一文中提到“對(duì)于深埋隧洞，當(dāng)有“巖爆”現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，不宜立即進(jìn)行相關(guān)輔助措施”(陳克儉， 1966)。1966年《黑色金屬礦山》編輯部合編《隧道快速施工經(jīng)驗(yàn)》一文，提到“隧道穿過(guò)的巖層主要為硅質(zhì)和白云質(zhì)石灰?guī)r，普氏硬度系數(shù)f=10～12，性脆而堅(jiān)……有的地段巖石結(jié)構(gòu)致密呈層狀……但掘進(jìn)時(shí)常沿軟弱面破裂，并冒落大量巖石，俗稱‘巖爆’，對(duì)作業(yè)人員的安全威脅甚大”、“為了防止‘巖爆’即冒落大量巖石傷人，采取加密錨桿并襯以鐵絲網(wǎng)的措施”(《黑色金屬礦山》編輯部， 1966)。1971年鐵三院標(biāo)準(zhǔn)處橋隧組在《鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)通訊》上撰文《改革鐵路基本建設(shè)設(shè)計(jì)、施工規(guī)范隧道部分調(diào)查研究參考提綱》，文中提到“XX線施工時(shí)曾在3個(gè)長(zhǎng)隧道中遇到過(guò)巖爆，目前正在施工的XX線亦有巖爆，對(duì)施工安全有威脅，應(yīng)調(diào)查總結(jié)。據(jù)了解一般隧道埋藏越深，巖層越堅(jiān)硬、越脆，越有巖爆，發(fā)生7d以后則逐漸消失。施工中一般在巖爆發(fā)生處掛安全網(wǎng)。但巖爆如何發(fā)生？如何預(yù)防？應(yīng)調(diào)查研究，提出規(guī)律性的東西來(lái)”(鐵三院標(biāo)準(zhǔn)處橋隧組， 1971)。這是第1次在隧道規(guī)范修訂時(shí)提到巖爆。1973年《勘察技術(shù)資料》編輯組在《勘察技術(shù)資料》上撰文《國(guó)外地下工程勘察技術(shù)簡(jiǎn)介》，文中認(rèn)為“巖爆主要是由于巖體內(nèi)的殘余構(gòu)造應(yīng)力在某一局部產(chǎn)生過(guò)度的應(yīng)力集中，當(dāng)掘進(jìn)開(kāi)挖時(shí)開(kāi)挖面上的主應(yīng)力解除而使巖體內(nèi)應(yīng)力失去平衡，致產(chǎn)生巖爆……巖爆不僅會(huì)導(dǎo)致巖塊的崩塌，而且它的爆炸性沖擊，可能對(duì)施工人員及設(shè)備安全造成嚴(yán)重威脅”(《勘察技術(shù)資料》編輯組， 1973)。1974年羅貽嶺撰寫(xiě)《隧道施工中巖爆現(xiàn)象的實(shí)況與一般的處理方法》一文，該文介紹了成昆鐵路塔XX隧道的巖爆現(xiàn)象實(shí)況、成因分析、施工中防爆措施和對(duì)巖爆地段隧道襯砌設(shè)計(jì)與施工的幾點(diǎn)建議(羅貽嶺， 1975)。1975年劉國(guó)昌在《長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)》撰文《地下建筑圍巖穩(wěn)定的地質(zhì)力學(xué)分析》中提到“預(yù)測(cè)…巖石或巖體壓力過(guò)大而破壞時(shí)可能采取什么破壞形式，如脆性破壞(可能產(chǎn)生巖爆)或塑性破壞…”(劉國(guó)昌， 1975)。上述論文中都提到了巖爆，但是只是現(xiàn)象的描述，沒(méi)有給出明確的定義。陶振宇在《水工建設(shè)中的巖石力學(xué)問(wèn)題》認(rèn)為：當(dāng)巖石內(nèi)部積聚了很大的彈性應(yīng)變能，一旦遇到擾動(dòng)，就會(huì)突然釋放出來(lái)，形成巖爆現(xiàn)象，這是高地應(yīng)力區(qū)的地下工程開(kāi)挖過(guò)程中經(jīng)常遇到的一種代表性現(xiàn)象(陶振宇， 1976)。

沖擊地壓對(duì)應(yīng)的中文名稱比較復(fù)雜，不但源于對(duì)沖擊地壓現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，也和其研究歷史密切相關(guān)?！皼_擊地壓”中文專業(yè)術(shù)語(yǔ)最早見(jiàn)于1955年錢鳴皋(疑為錢鳴高)《介紹煤及瓦斯突出的性質(zhì)與力學(xué)作用的現(xiàn)代學(xué)說(shuō)》一文(錢鳴皋， 1955)，文中在介紹A.M. 卡爾波夫和B.И. 別洛夫關(guān)于地壓學(xué)說(shuō)時(shí)，提到“工作面不及時(shí)放頂或頂甚堅(jiān)硬，這樣會(huì)形成沖擊地壓，使煤幫的壓力更集中…… 不能用沖擊地壓的學(xué)說(shuō)來(lái)解釋超前工作面甚大的平巷與石門(mén)所發(fā)生的突出……”，該文列了1952～1954年的3篇俄文參考文獻(xiàn)。在該文中，對(duì)沖擊地壓現(xiàn)象已經(jīng)有比較明確的認(rèn)識(shí)，但是文中沒(méi)有提到?jīng)_擊地壓的定義也沒(méi)有對(duì)沖擊地壓的現(xiàn)象進(jìn)行描述。1956年何祖榮在《煤與瓦斯突出原因的分析》一文中提到“沖擊地壓是由于巖石本身彈性及塑性潛能開(kāi)放的結(jié)果”(何祖榮， 1956)。1959年林景云在著作《撫順勝利礦的沖擊地壓》中給出了沖擊地壓發(fā)生的原因和規(guī)律，認(rèn)為“煤巖在高壓下發(fā)生了彈性變形，蓄積大量的應(yīng)力潛能，由于井下采掘的原因，又產(chǎn)生了補(bǔ)充荷重，促使壓力增加，再度蓄積能量，沖擊地壓的發(fā)生就是在煤巖達(dá)到一定的高壓時(shí)，蓄積的大量應(yīng)力潛能以短促的、有彈性的沖擊形式(轟鳴)發(fā)散的結(jié)果，即緊張過(guò)度的煤，瞬間發(fā)散其應(yīng)力潛能的結(jié)果”，書(shū)中還給出了撫順勝利礦1933～1935年沖擊地壓的傷亡事故統(tǒng)計(jì)表(林景云， 1959)。這可能是中國(guó)記錄最早的沖擊地壓事故統(tǒng)計(jì)。

1959年煤炭工業(yè)出版社翻譯出版了1955年前蘇聯(lián)出版的由C.Г. AвершЙН撰寫(xiě)的ГοрнБιе Удaры專著，書(shū)名翻譯為《沖擊地壓》(C.Г. 阿維爾申， 1959)，李玉生認(rèn)為該書(shū)是當(dāng)時(shí)世界上有關(guān)沖擊地壓方面的第1本專著，同時(shí)也認(rèn)為“ГοрнБιе Удaры”應(yīng)譯為“礦山?jīng)_擊”，而不是“沖擊地壓”(李玉生， 1982)。該書(shū)中寫(xiě)到“沖擊地壓的現(xiàn)象實(shí)際上是煤和巖石突然被拋出或者是兩者一起突然被拋出； 這是由極限應(yīng)力狀態(tài)引起的”(C.Г. 阿維爾申， 1959)。劉聽(tīng)成(1982)認(rèn)為對(duì)于沖擊地壓的稱呼有很多別名，如“沖擊礦壓”、“礦山?jīng)_擊”、“沖擊圍巖壓力”、“巖爆”等。宋振騏等(1985)認(rèn)為沖擊地壓是承受高壓的脆性煤體的極限平衡狀態(tài)受到破壞而向自由空間突然釋放能量的動(dòng)力現(xiàn)象，這是一種從力學(xué)機(jī)理方面對(duì)沖擊地壓的定義。有的研究人員認(rèn)為“沖擊礦壓……它是指礦山井巷或采場(chǎng)周圍礦體和圍巖由于變形能的釋放而產(chǎn)生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象…… 沖擊礦壓這種現(xiàn)象在我國(guó)不同地區(qū)的煤礦有著不同的稱謂，常見(jiàn)的‘巖爆’、‘煤爆’、‘礦山?jīng)_擊’、‘沖擊地壓’都屬于此類現(xiàn)象”(閔長(zhǎng)江等， 1998)。有的研究論文認(rèn)為，礦山誘發(fā)地震簡(jiǎn)稱礦震，在礦區(qū)常稱為“煤爆”、“煤炮”、“巖爆”或“沖擊地壓”(李世愚等， 2007)。周輝等(2015a)在專著《巖爆和沖擊地壓數(shù)值模擬與評(píng)估預(yù)測(cè)方法》中，把巖爆和沖擊地壓并列看待。此外，潘俊鋒等(2012， 2016)認(rèn)為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)格完成沖擊啟動(dòng)-沖擊能量傳遞-沖擊地壓顯現(xiàn)，3個(gè)階段后表現(xiàn)出來(lái)的人員、設(shè)備、圍巖損壞才是沖擊地壓。齊慶新等(2020)認(rèn)為“實(shí)際工程中卻往往單純地認(rèn)定沖擊地壓與事故等價(jià)，這顯然缺乏科學(xué)性”，并依據(jù)沖擊地壓的破壞后果分為沖擊地壓現(xiàn)象(不造成人員傷亡、巷道不發(fā)生較大破壞、設(shè)備設(shè)施無(wú)損壞、財(cái)產(chǎn)無(wú)損失等)、沖擊地壓事件(破壞范圍不大、設(shè)備設(shè)施不損壞、財(cái)產(chǎn)損傷較小)和沖擊地壓事故(造成人員傷亡、巷道破壞、設(shè)備設(shè)施損壞、財(cái)產(chǎn)損失等)。

1.3 沖擊地壓的中文別名

沖擊地壓還有很多別名，例如“煤炮”、“煤爆”等，下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

煤炮：礦井的沖擊地壓(一般稱為大煤炮)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題(林景云， 1959)。撫順勝利礦、撫順煤炭科學(xué)研究所三結(jié)合小組在論文《撫順勝利礦高壓注水予防沖擊地壓試驗(yàn)》中認(rèn)為“撫順勝利煤礦的沖擊地壓又稱煤炮”，文中報(bào)道了通過(guò)向煤層高壓注水預(yù)防沖擊地壓的方法和有效實(shí)施效果，“硬質(zhì)脆性的煤較軟煤掌子煤炮較多…… 有淋水的掌子煤炮就小…… 注水前后采場(chǎng)效果‘四大變?yōu)樗男　?，即注水前回采工作面煤炮大、煤塵大、煤爆(片幫)大、瓦斯大，注水后變?yōu)樗男。好号谛?、煤塵小、煤爆小、瓦斯小”(撫順勝利礦，撫順煤炭科學(xué)研究所三結(jié)合小組， 1971)。四川綿陽(yáng)天池煤礦在《對(duì)天池煤礦發(fā)生“煤炮”—沖擊地壓機(jī)理的初步認(rèn)識(shí)》中認(rèn)為“煤炮又叫沖擊地壓，是礦山應(yīng)力顯現(xiàn)的一種特殊現(xiàn)象…天池煤礦自1958年建礦17年來(lái)不完全地統(tǒng)計(jì)共發(fā)生大小“煤炮”事故約數(shù)千余次。死亡計(jì)XX人，重傷殘廢者5人，輕傷數(shù)十余人，給采掘工作帶來(lái)很大危害”(綿陽(yáng)地區(qū)天池煤礦， 1976)。章夢(mèng)濤認(rèn)為，沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度較大時(shí)，主要是圍巖參與釋放彈性能。震級(jí)較小沖擊地壓如煤炮、煤拋射，圍巖可能不參與釋放能量，只是煤(巖)破裂所釋放的能量(章夢(mèng)濤， 1985)。楊根地認(rèn)為，煤炮發(fā)生前幾乎沒(méi)有什么明顯預(yù)兆，并把煤炮劃分為小煤炮(聲小、音脆、無(wú)明顯破壞性)、大煤炮(聲大、音沉重、有時(shí)象雷聲，且伴有小煤炮發(fā)生，破壞性較大，常造成巷道支架折損，頂板冒落，片幫、底鼓、兩幫煤壁內(nèi)移、溜槽彈起、巷內(nèi)煤塵飛揚(yáng)，人有受沖擊或震動(dòng)的感覺(jué))和特大煤炮(常造成大范圍破壞，巷道垮冒、堵埋人員、震動(dòng)波及地表)……1993年11月8日順槽放炮誘發(fā)特大煤炮，使得30多米巷道垮冒，堵埋5人，死亡2人，地震臺(tái)測(cè)定震級(jí)達(dá)1.5級(jí)(楊根地， 1997)。王加升在論文中把煤炮和沖擊地壓并列看待，認(rèn)為“河南千秋煤礦沖擊地壓多次發(fā)生，煤炮現(xiàn)象頻繁”(王加升， 2004)。張新榮等認(rèn)為“煤炮是趙各莊礦動(dòng)力顯現(xiàn)的主要形式。較大的煤炮有可能使巷道產(chǎn)生較大的震動(dòng)，支架晃動(dòng)，碎煤下落，甚至煤壁片幫。深井軟巖具有發(fā)生較嚴(yán)重型沖擊地壓事故的可能，但頻度小，難發(fā)現(xiàn)?！?張新榮等， 2008)。杜學(xué)領(lǐng)等(2017)認(rèn)為煤炮是沖擊地壓的一種重要前兆信息…煤炮程度較淺時(shí)，表現(xiàn)為煤巖體中噼啪的響聲和震動(dòng)…煤炮較為嚴(yán)重且較短時(shí)間內(nèi)集中釋放，則可能導(dǎo)致采掘空間的煤巖體大范圍失穩(wěn)形成沖擊地壓。如山西忻州窯礦…多個(gè)工作面頻繁發(fā)生煤炮…煤層內(nèi)發(fā)出像放炮似的聲響，有時(shí)響幾聲，幾十聲，甚至達(dá)百聲。河南千秋煤礦…輕微的煤炮只有聲響、無(wú)煤崩出； 較嚴(yán)重的煤炮不僅有聲響，還可能崩出幾十公斤到上百噸的煤炭； 更大的煤炮…可能產(chǎn)生巨大震動(dòng)和沖擊波，造成長(zhǎng)距離破壞、設(shè)備損毀、人員傷亡等(杜學(xué)領(lǐng)等，2017)。

煤爆：李典文根據(jù)《1972年日本采礦與冶金學(xué)會(huì)和美國(guó)采礦、冶金與石油工程師學(xué)會(huì)的聯(lián)合會(huì)議文集》翻譯了論文《美國(guó)礦業(yè)局關(guān)于地壓控制的新技術(shù)與新設(shè)想》(原文作者威廉·R·韋梅特)，文中提到“卸載法控制巖爆與煤爆…礦業(yè)局發(fā)展的金屬礦控制巖爆的方法同樣適用于煤礦控制煤爆”(李典文， 1975)。洪長(zhǎng)發(fā)在論文中認(rèn)為，煤礦中的瓦斯突發(fā)、“煤噴”(煤爆、巖爆)，以及給人類生活帶來(lái)極大破壞性的地震災(zāi)害，這些現(xiàn)象都與地應(yīng)力作用有關(guān)(洪長(zhǎng)發(fā)， 1981)。谷德振在《地質(zhì)論評(píng)》上撰文《中國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展》認(rèn)為“礦山工程地質(zhì)方面…在煤炭礦山建設(shè)中，對(duì)軟巖的工程地質(zhì)特性，巖爆、煤爆，地下水突然襲擊問(wèn)題等進(jìn)行過(guò)大量的工作”(谷德振， 1982)。閻巖(1982)認(rèn)為“撫順煤礦沖擊地壓大致分為煤爆、淺部沖擊和深部沖擊3種。煤爆威力小，聲如機(jī)槍，伴隨采掘面的嚴(yán)重片幫現(xiàn)象，經(jīng)常大量出現(xiàn)。淺部沖擊和深部沖擊屬于強(qiáng)烈沖擊。沖擊地壓發(fā)生時(shí)，有的伴隨小的煤爆聲，有的沒(méi)有任何預(yù)兆，有的連續(xù)沖擊，嚴(yán)重的達(dá)十幾分鐘，聲如機(jī)槍、巨雷、大炮。震動(dòng)范圍甚至達(dá)幾百米以上”。趙本鈞(1987)也認(rèn)為“龍鳳礦的沖擊地壓現(xiàn)象大致可分為：煤爆、淺部沖擊和深部沖擊3種情況…經(jīng)常的大量的是煤爆…力度不大。淺部沖擊和深部沖擊均屬較強(qiáng)烈的沖擊”。劉寶琛等(1983)認(rèn)為，煤在破壞過(guò)程中發(fā)生聲發(fā)射、振動(dòng)及煤塊拋擲現(xiàn)象。在現(xiàn)場(chǎng)，此類現(xiàn)象稱為煤爆。喬福祥(1984)根據(jù)當(dāng)時(shí)我國(guó)煤礦已發(fā)生的沖擊地壓(煤爆)情況，歸納了沖擊地壓發(fā)生的6個(gè)條件。章夢(mèng)濤(1985)認(rèn)為，龍鳳礦目前開(kāi)采的煤體，埋深710m…壓性載荷下煤體破壞，如果這時(shí)圍巖不參與釋放能量，這時(shí)的沖擊地壓震級(jí)低，可能為煤爆或煤拋射等，煤(巖)首先發(fā)生裂隙失穩(wěn)擴(kuò)展的區(qū)域稱為沖擊源。陳宗基1987年在《巖爆的工程實(shí)錄、理論與控制》(本文是Tjongkie T(陳宗基英文名)在1986年國(guó)際學(xué)會(huì)會(huì)議上論文的譯文)一文中，認(rèn)為巖爆不止發(fā)生在水電站隧洞中，在煤礦中也會(huì)發(fā)生。地下采煤的災(zāi)禍大多數(shù)是因煤爆引起的，在一些地方，巷道頂板和底板中也會(huì)出現(xiàn)巖爆。例如龍鳳礦已發(fā)生50起煤爆，天池煤礦在200～700m深處發(fā)生煤爆，其原因歸因于背斜和復(fù)雜地質(zhì)特征的影響。另外，門(mén)頭溝礦在700～900m深處的89起煤爆和龍鳳礦700m深處50%的煤爆是因爆破觸發(fā)的(陳宗基， 1987)。1987年12月4～7日在北京召開(kāi)的中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事會(huì)擴(kuò)大會(huì)議，對(duì)我國(guó)當(dāng)時(shí)巖石力學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題進(jìn)行了分組討論，其中在全國(guó)范圍內(nèi)各類研究課題的安排重點(diǎn)及主攻方向把“巖爆、煤爆預(yù)報(bào)和預(yù)處理理論和技術(shù)”作為各系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)問(wèn)題之一(朱維申， 1988)。上述論文中把巖爆和煤爆并列，或者把煤爆看成是沖擊地壓程度很弱的一種形式，即周圍煤層不參與釋放能量情況下的煤體爆裂或拋射。在另一些論文中，把沖擊地壓看作巖爆，例如“據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1947年至今(1996年)因煤礦開(kāi)采引起的巖爆達(dá)621次。其中門(mén)頭溝礦達(dá)520次，成為我國(guó)發(fā)生巖爆最嚴(yán)重的煤礦之一”(左文智等， 1996)。

在有關(guān)沖擊地壓(包括煤炮、煤爆等)的論文中，中文名稱所對(duì)應(yīng)的英文名稱有很多表達(dá)形式(部分早期的論文只有中文題目，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的英文題目)，如rock burst、rockburst、coal burst、coalburst、coal bump、rockburst in coal mine、burst in coal mine、impact ground pressure、shocking underground pressure、impact rock pressure、rock-burst、outburst、rock outburst、mine pressure bump、coal mine rock burst、mine pressure bumping、mine strata pressure bump等等。這也反應(yīng)了研究人員對(duì)沖擊地壓的認(rèn)識(shí)還未取得一致，不能用rock burst或者rockburst統(tǒng)一概括和表達(dá)。

1.4 巖爆、沖擊地壓名稱區(qū)別和特點(diǎn)

巖爆和沖擊地壓在名稱含義上存在差異。巖爆、沖擊地壓本意是要體現(xiàn)圍巖或煤層的動(dòng)力破壞過(guò)程和現(xiàn)象。巖爆完全體現(xiàn)了這一點(diǎn)，巖爆指的是巖石的爆裂，是從物體運(yùn)動(dòng)的角度命名，用巖石來(lái)修飾爆裂。巖爆名字的直觀性很強(qiáng)，從名字可以體現(xiàn)巖石運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，非常具體明確。沖擊地壓則是用沖擊來(lái)修飾地壓，“地壓”一般理解為“地層壓力”，是從壓力的角度命名。地壓是力的形式，沖擊地壓無(wú)法直接觀測(cè)，只能通過(guò)煤層的破壞間接感知，從名字上無(wú)法體現(xiàn)具體物體的運(yùn)動(dòng)特征，是綜合的含義。如前所述，有的文獻(xiàn)中把“沖擊地壓”稱作“煤爆”。“煤爆”類同于“巖爆”，指的是煤的爆裂，在概念上和巖爆相似。另外，有時(shí)把煤礦中發(fā)生“沖擊地壓”稱作“巖爆”，與之形成鮮明對(duì)比的，隧道或硬巖礦山中的“巖爆”基本不會(huì)稱作“沖擊地壓”。這實(shí)際上反映了一個(gè)包含和被包含的隸屬關(guān)系。

煤礦中開(kāi)采動(dòng)力現(xiàn)象的名詞很多，如“沖擊地壓”、“礦震”、“煤炮”、“煤爆”、“煤突出”、“煤與瓦斯突出”以及涉及到礦壓的“頂板來(lái)壓”、“工作面來(lái)壓”、“老頂來(lái)壓”、“初次來(lái)壓”、“周期來(lái)壓”、“二次來(lái)壓”等，這些術(shù)語(yǔ)及概念之所以復(fù)雜且容易混淆，和煤礦開(kāi)采的煤層三相介質(zhì)、沉積層生成特點(diǎn)、煤層地域、煤層結(jié)構(gòu)分布(包括煤層角度、厚度、多層結(jié)構(gòu))、開(kāi)采方法(長(zhǎng)壁、短壁、房柱式、放頂煤、分層開(kāi)采)、開(kāi)采工藝、開(kāi)采擾動(dòng)強(qiáng)度大(路徑復(fù)雜、開(kāi)采體量大)、開(kāi)采工序相對(duì)較多、形成的采空區(qū)域相對(duì)復(fù)雜密切相關(guān)，眾多因素相互影響。而隧道及隧洞施工過(guò)程中，短期施工進(jìn)程中不但硬巖性質(zhì)單一，而且單路徑開(kāi)挖和單一施工方法(鉆爆法或TBM法)，因此，巖爆問(wèn)題和概念相對(duì)簡(jiǎn)單明了，也沒(méi)有相關(guān)其他動(dòng)力現(xiàn)象概念，不會(huì)產(chǎn)生歧義混淆。

此外，在研究巖爆和沖擊地壓時(shí)，存在很多專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱謂不一致的情況。例如廣泛應(yīng)用的Strain Energy Storage IndexWet直譯為應(yīng)變能存儲(chǔ)指數(shù)(Kidybiński， 1981)。國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)論文、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在引用和使用過(guò)程中對(duì)其符號(hào)、表達(dá)公式有多種，中文譯名包括應(yīng)變能指數(shù)、彈性變形能系數(shù)、彈性應(yīng)變能指數(shù)、巖爆傾向性指數(shù)、彈性能指數(shù)、彈性能量指數(shù)、彈性能量(應(yīng)變能)指數(shù)、沖擊傾向指數(shù)。朱之芳在研究沖擊地壓?jiǎn)栴}時(shí)，建立了能量沖擊性指標(biāo)ACF(朱之芳， 1985， 1986)。后來(lái)在《沖擊地壓測(cè)定、監(jiān)測(cè)與防治方法——第2部分煤的沖擊傾向性分類及指數(shù)的測(cè)定方法》(GB/T25 21712-2010)中稱之為沖擊能量指數(shù)KE(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2010)。對(duì)于造成這種情況的原因，可能是在各自行業(yè)的不同習(xí)慣稱呼所致。對(duì)各種中英文名稱及符號(hào)，引用時(shí)科學(xué)的做法要尊重并使用原始文獻(xiàn)的初始名稱或英文直譯名，避免出現(xiàn)替換名稱眾多以及曲解原文本意的情況。

2 巖爆和沖擊地壓的主要差異

2.1 表觀現(xiàn)象不同

表觀現(xiàn)象是巖爆和沖擊地壓最突出的特點(diǎn)和最主要的表現(xiàn)形式。以深部隧道工程為例，巖爆發(fā)生部位的圍巖新鮮完整，干燥無(wú)水，多發(fā)生在掌子面及其附近(3倍洞徑)，有的距離掌子面較遠(yuǎn)。發(fā)生部位在隧洞的掌子面拱底、拱頂、拱腰，以拱頂和拱腰居多。巖爆在掌子面開(kāi)挖后24h內(nèi)發(fā)生最為明顯，發(fā)生前一般無(wú)明顯預(yù)兆。巖爆發(fā)生時(shí)，伴隨著各種不同程度的聲響。彈射、爆裂的巖片多呈中間厚、周邊薄、不規(guī)則狀落，脫落面多與巖壁平行。巖爆時(shí)圍巖破壞的規(guī)模，小者為厘米級(jí)的巖片，大者可多達(dá)數(shù)十噸重。沖擊地壓發(fā)生前有時(shí)存在小的爆裂聲，有時(shí)沒(méi)有任何預(yù)兆。發(fā)生時(shí)煤巖體被突然拋出拋向巷道，嚴(yán)重時(shí)伴隨著不同程度的震動(dòng)、聲響和空氣沖擊波，有時(shí)掀起巨浪及氣浪，還可能發(fā)生粉塵飛揚(yáng)，巷道發(fā)生垮落破壞，嚴(yán)重時(shí)頂?shù)装迤茐纳踔链輾锏溃斐芍Ъ芘c設(shè)備損壞、人員傷亡。沖擊地壓發(fā)生后的煤層碎裂成大小不一的碎塊、顆粒和粉塵狀，有時(shí)摻雜頂?shù)装宓膸r塊。

在對(duì)巖爆和沖擊地壓現(xiàn)象進(jìn)行分析時(shí)，必須區(qū)分本質(zhì)現(xiàn)象和工程現(xiàn)象，即區(qū)分兩者本身的科學(xué)問(wèn)題與作為災(zāi)害事故的后果之間的關(guān)系。尤其是對(duì)于造成設(shè)備損壞、人員傷亡等情況，這是巖爆和沖擊地壓作為災(zāi)害事故的后果，并不是科學(xué)問(wèn)題的本身。設(shè)備損壞、人員傷亡情況主要取決于巖爆和沖擊地壓發(fā)生地點(diǎn)的設(shè)備和人員存在情況，和巖爆、沖擊地壓的破壞本質(zhì)沒(méi)有必然聯(lián)系。

2.2 限定對(duì)象不同

巖爆和沖擊地壓的限定對(duì)象和前面的表觀現(xiàn)象互相聯(lián)系。針對(duì)巖爆和沖擊地壓發(fā)生的介質(zhì)對(duì)象，分別利用深部圍巖和深部煤層來(lái)限定更加科學(xué)合理。深部圍巖是指在深部巖石工程中，由于受開(kāi)挖影響而發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變的周圍巖體，體現(xiàn)了工程因素(人的因素)的影響。和深部巖體相比，利用深部圍巖限定巖爆會(huì)更加具體明確。遠(yuǎn)離開(kāi)挖區(qū)域的深部巖體處于靜水壓力的原始狀態(tài)，也沒(méi)有臨空面，很難受到影響，不易發(fā)生巖爆。同理，利用深部煤層限定沖擊地壓的表達(dá)效果更好。沖擊地壓都發(fā)生在深部煤層中，這一點(diǎn)和煤炭資源的層狀沉積地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征相符合。相對(duì)于深部煤或深部煤體而言，深部煤層一定程度上更能體現(xiàn)工程因素，表明煤礦開(kāi)采強(qiáng)度較大，可以更好地表達(dá)沖擊地壓的內(nèi)涵。

2.3 研究對(duì)象不同

研究對(duì)象是科學(xué)認(rèn)識(shí)巖爆和沖擊地壓?jiǎn)栴}的根本所在，和2.2節(jié)的限定對(duì)象緊密相關(guān)。巖爆主要發(fā)生在深部較硬質(zhì)以上圍巖中，沖擊地壓發(fā)生的深部煤層屬于較軟質(zhì)或軟質(zhì)的巖石(把煤看作巖石并利用國(guó)標(biāo)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)衡量煤堅(jiān)硬程度)。不論是工程現(xiàn)場(chǎng)巖爆還是室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都顯示，巖爆發(fā)生時(shí)巖石單軸抗壓強(qiáng)度(Uniaxial compressive strength，簡(jiǎn)稱UCS)基本大于60MPa(陶振宇， 1988； 張志強(qiáng)等， 1998； 宮鳳強(qiáng)等， 2018； Gong et al.，2019d)。這和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB T50218-2014)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組，2015)中較硬巖區(qū)間的上限60MPa相對(duì)應(yīng)。而發(fā)生沖擊地壓的煤層單軸抗壓強(qiáng)度絕大多數(shù)小于30MPa，這和較硬巖區(qū)間的下限(即較軟巖區(qū)間的上限)相對(duì)應(yīng)，甚至有的煤層單軸抗壓強(qiáng)度在十幾兆帕，屬于典型的較軟巖或軟巖(即煤礦開(kāi)采以及沖擊地壓研究中的“硬煤”屬于“軟巖”)。綜上所述，如果以巖石單軸抗壓強(qiáng)度大于60MPa這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層進(jìn)行衡量，煤層中絕對(duì)不可能發(fā)生沖擊地壓，但是據(jù)中國(guó)煤礦沖擊地壓情況資料顯示，所有煤種(包括褐煤)均發(fā)生過(guò)沖擊地壓(潘俊鋒， 2015； 潘一山， 2018a)。由此可見(jiàn)，巖石堅(jiān)硬程度標(biāo)準(zhǔn)不適用于衡量煤的軟硬程度。在研究對(duì)象力學(xué)特性上，巖爆和沖擊地壓存在根本區(qū)別。

2.4 賦存條件不同

發(fā)生巖爆的深部圍巖多數(shù)屬于火成巖、變質(zhì)巖及部分沉積巖，巖性相對(duì)單一，絕大部分都是非常新鮮無(wú)風(fēng)化的完整巖體，干燥無(wú)水，空間分布位置和體積相對(duì)隨機(jī)。發(fā)生沖擊地壓的深部煤層大多為沉積巖(隋旺華， 2017； 潘俊鋒， 2019)，基本成層狀分布(包括水平、傾斜、緩斜、急斜煤層)，而且頂板、底板屬于不同性質(zhì)的巖石，頂板、煤層和底板各自厚度也不相同。沖擊地壓發(fā)生的煤層條件各異，緩斜和急斜煤層、軟和堅(jiān)固煤層、中厚和厚煤層中都有可能發(fā)生(C.Г. 阿維爾申， 1959)。在中國(guó)，各種巖層頂板(礫巖、砂巖、灰?guī)r、油母頁(yè)巖等)、各種厚度煤層(薄、中厚、厚和特厚煤層)和各種傾角煤層(水平、緩傾斜、傾斜、急傾斜)都發(fā)生過(guò)沖擊地壓(潘一山， 2018a)。

2.5 行業(yè)領(lǐng)域不同

巖爆主要發(fā)生在水電、交通及硬巖礦山領(lǐng)域。沖擊地壓主要發(fā)生在煤礦領(lǐng)域。在把煤看成是一種特殊巖石的情況下，有的專家認(rèn)為沖擊地壓也是廣義巖爆的一種。由此帶來(lái)的問(wèn)題是，水電、交通、硬巖礦山領(lǐng)域本來(lái)就用狹義“巖爆”術(shù)語(yǔ)，把沖擊地壓納入廣義“巖爆”后，存在狹義“巖爆”和廣義“巖爆”重名的情況，這反而更易造成誤解，使用起來(lái)也不方便。如2.3節(jié)所述，狹義“巖爆”中的一些基本常用巖爆判別標(biāo)準(zhǔn)也不適用于沖擊地壓研究。煤礦領(lǐng)域的硬煤、軟煤概念，和水電、交通領(lǐng)域中的硬巖軟巖完全不是一個(gè)概念，也不容易被狹義“巖爆”研究領(lǐng)域的專家所理解和接受。由于各自的領(lǐng)域相差太大，極易造成交流困難。因此，不應(yīng)該把巖爆和沖擊地壓都納入廣義“巖爆”范疇中，適宜分開(kāi)對(duì)待和研究。

2.6 工程建設(shè)方法不同

如2.3節(jié)、2.4節(jié)所述，深部圍巖和煤層的強(qiáng)度特性、賦存條件在一定程度上決定了各自開(kāi)挖及開(kāi)采方法的不同。深部圍巖堅(jiān)硬程度決定了硬巖開(kāi)挖主要采用鉆爆法或TBM法，水電、交通領(lǐng)域的工程特點(diǎn)決定了隧洞及隧道開(kāi)挖路徑基本是單一路徑，開(kāi)挖尺寸、斷面面積相對(duì)較大。工程案例表明，不論是鉆爆法還是TBM法，都會(huì)遭遇巖爆。巖爆主要發(fā)生在水平向深部硬巖的交通隧道、引水隧洞、金屬礦山巷道中，在一些深部隧道和礦山的豎井建設(shè)中也會(huì)出現(xiàn)(徐士良等， 2010； 付士根等， 2016； 金志偉等， 2019)。對(duì)于屬于較軟質(zhì)或軟質(zhì)的煤層，主要采用機(jī)械式的采煤切割機(jī)開(kāi)采，以長(zhǎng)壁開(kāi)采方法為主。煤礦高強(qiáng)度的開(kāi)采規(guī)模要求多個(gè)工作面同時(shí)開(kāi)采以及分層開(kāi)采，開(kāi)采路徑相對(duì)復(fù)雜，開(kāi)采尺寸、工作面面積相對(duì)較小，但是開(kāi)采后形成的范圍和空間很大。統(tǒng)計(jì)資料顯示，各種采煤方法(長(zhǎng)壁、短壁、房柱式、放頂煤、分層開(kāi)采)和各種采煤工藝(綜采、普采、炮采和水采)都發(fā)生過(guò)沖擊地壓(潘一山，2018a)。

2.7 工程建設(shè)目的、要求及支護(hù)性質(zhì)不同

交通隧道及引水隧洞等地下工程開(kāi)挖考慮的目的是空間利用。通常情況下按照工程設(shè)計(jì)方案，在指定的地層開(kāi)挖空間出來(lái)，因此開(kāi)挖斷面和尺寸相對(duì)限定，開(kāi)挖后圍巖不允許發(fā)生破壞或大變形，工程支護(hù)絕大多數(shù)屬于永久性支護(hù)。從控制深部圍巖破壞及變形角度而言，永久性支護(hù)對(duì)防治巖爆更加有利。煤礦(及金屬礦)地下開(kāi)采考慮的目的是獲取礦產(chǎn)資源，以礦體(煤層和礦脈)為中心設(shè)計(jì)采礦方法。由于礦體賦存條件復(fù)雜，為了安全高效獲取礦體，會(huì)有各種各樣的采礦方法及工藝。相對(duì)而言，采礦工作面、巷道及豎井?dāng)嗝婧统叽缫蟛惶?xì)，開(kāi)挖后圍巖允許發(fā)生一定的破壞和大變形。只要不發(fā)生安全事故、不影響正常生產(chǎn)即可，因此礦山工程支護(hù)絕大多數(shù)屬于臨時(shí)性支護(hù)(金屬礦圍巖多數(shù)屬于硬巖，承載能力高穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)支護(hù)要求相對(duì)更低)。從安全的角度，臨時(shí)性支護(hù)對(duì)防治沖擊地壓相對(duì)不利。

2.8 誘發(fā)機(jī)理不同

發(fā)生巖爆的圍巖屬于硬巖，強(qiáng)度相對(duì)較高，承載能力高。巖爆發(fā)生前，深部圍巖受地應(yīng)力作用，內(nèi)部積聚了大量彈性能。在擾動(dòng)應(yīng)力作用下，深部圍巖遇到合適的條件發(fā)生破壞，破壞過(guò)程中剩余的彈性能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能釋放出來(lái)。沖擊地壓發(fā)生在煤層中，較軟的煤體強(qiáng)度較低、承載能力也較低，地應(yīng)力和擾動(dòng)應(yīng)力之和，和煤層強(qiáng)度相當(dāng)，甚至超過(guò)煤層強(qiáng)度。深部煤層在開(kāi)采前，由于煤體內(nèi)部微結(jié)構(gòu)及宏觀上層狀特征明顯，在各種應(yīng)力作用下(局部區(qū)域達(dá)到過(guò)載應(yīng)力狀態(tài))，由于三維狀態(tài)的存在并不發(fā)生失穩(wěn)。煤層雖然承受地應(yīng)力作用儲(chǔ)存一部分能量，但是地應(yīng)力加載形成的彈性能相當(dāng)一部分儲(chǔ)存在頂板巖層中。開(kāi)采過(guò)程中，煤層由三維應(yīng)力狀態(tài)卸載成二維甚至一維狀態(tài)，形成了臨空面，煤層強(qiáng)度降低，從而失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓，大量動(dòng)能釋放出來(lái)。發(fā)生沖擊地壓時(shí)，表觀現(xiàn)象是煤層的沖擊能量釋放，但是實(shí)際上頂板巖層也提供了能量補(bǔ)給源。因此，巖爆誘發(fā)機(jī)理一般只需要考慮圍巖的能量系統(tǒng)，但是沖擊地壓往往必須要考慮煤層-頂?shù)装褰M合的能量系統(tǒng)。

2.9 傾向性判據(jù)不同

對(duì)巖石而言，傾向性判據(jù)一般稱為巖爆傾向性判據(jù)； 對(duì)煤，通常用沖擊傾向性判據(jù)； 分別體現(xiàn)“爆”和“沖擊”的特點(diǎn)。不論是巖石的巖爆傾向性判據(jù)還是煤的沖擊傾向性判據(jù)，都是從材料的角度表征巖石或煤發(fā)生動(dòng)力破壞程度的指標(biāo)，其中最常見(jiàn)應(yīng)用最廣泛的是Wet指標(biāo)。Kidybiński在“Bursting liability indices of coal”介紹了Szecówka 等在論文中提出的The Strain Energy Storage IndexWet(Szecówka Z et al.，1973； Kidybiński， 1981)。國(guó)家能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程巖爆風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》(NB/T 10143-2019)(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組，2019)把Wet作為工程地質(zhì)和試驗(yàn)資料缺乏時(shí)的巖爆等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，稱之為彈性變形能指數(shù)。另外，關(guān)于巖石的巖爆傾向性判據(jù)，早期開(kāi)展了一些研究(譚以安， 1992； 潘長(zhǎng)良等， 1997； 李庶林等， 1998； 李庶林等， 2001)。很多研究人員對(duì)我國(guó)首座埋藏深度超過(guò)千米的安徽銅陵冬瓜山銅礦礦巖巖爆傾向性和防治措施進(jìn)行了深入研究(馮濤等， 1998； 王文星等， 1998， 2001； 謝學(xué)斌， 1999； 郭然， 2000； 祝方才， 2001； 唐禮忠等， 2002a，2002b)。馮濤等(1998)提出了測(cè)定巖爆巖石彈性變形能量指數(shù)的新方法。王文星等(1998， 2001)提出了一種評(píng)價(jià)巖爆傾向性的脆性指數(shù)。唐禮忠等(2002b)提出了剩余能量指數(shù)。宮鳳強(qiáng)等首次提出了根據(jù)巖石試樣單軸壓縮破壞后現(xiàn)象作為依據(jù)的巖石室內(nèi)試驗(yàn)巖爆傾向性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)基于線性儲(chǔ)能規(guī)律提出了剩余彈性能指數(shù)和峰值應(yīng)變能存儲(chǔ)指數(shù)(宮鳳強(qiáng)等， 2018； Gong et al.，2019c、2019d)，并總結(jié)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的20種方法進(jìn)行了對(duì)比分析，具體情況見(jiàn)文獻(xiàn)“Rockburst proneness criteria for rock materials： review and new insights”(Gong et al.，2020a)。關(guān)于煤的沖擊傾向性，很多研究研究人員也進(jìn)行了深入研究，提出了各種沖擊傾向性判據(jù)(張萬(wàn)斌等， 1986； 陳紹杰等， 2007； 鞏思園等， 2012； Gong et al.，2021)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《沖擊地壓測(cè)定監(jiān)測(cè)與防治方法——第2部分：煤的沖擊傾向性分類及指數(shù)的測(cè)定方法》(GB/T25217.2-2010)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組，2010)采用4項(xiàng)指標(biāo)判定煤的沖擊傾向性，即彈性能量指標(biāo)Wet、沖擊能量指數(shù)ACF、動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT、單軸抗壓強(qiáng)度σc。兩者傾向性判據(jù)不同的根本原因在巖石和煤屬于兩種不同的地質(zhì)體(承載強(qiáng)度、儲(chǔ)能能力和彈脆性均存在很大區(qū)別)。

需要指出的是，巖石的巖爆傾向性、煤的沖擊傾向性和巖爆、沖擊地壓發(fā)生可能性是兩回事，一個(gè)是材料能耗屬性，一個(gè)是發(fā)生概率，不能混為一談。巖爆傾向性大或煤沖擊傾向性強(qiáng)意味著一旦發(fā)生巖爆或沖擊地壓釋放出的能量多，但并不意味著發(fā)生巖爆或沖擊地壓的頻率高及可能性大。

2.10 劃分類型不同

巖爆劃分的類型有：洞室圍巖表部巖爆、礦柱或大范圍圍巖巖爆、斷層錯(cuò)動(dòng)巖爆(張倬元等， 1994)； 爆裂彈射型、片狀剝落型和洞壁垮塌型(郭志， 1996)； 一般巖爆和純巖爆兩種(陶振宇， 1988)； 強(qiáng)度應(yīng)力型巖爆和構(gòu)造型巖爆，構(gòu)造型巖爆又劃分為構(gòu)造尖端型、構(gòu)造應(yīng)變型和構(gòu)造滑移型(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2016)； 水平應(yīng)力型、垂直應(yīng)力型和混合應(yīng)力型，混合應(yīng)力型大體歸納為3個(gè)亞類(譚以安， 1991)； 應(yīng)變型和斷裂型(Hoek et al.，1995)； 自發(fā)型和遠(yuǎn)源觸發(fā)型(Kaiser et al.，1996)； 應(yīng)變型和巖柱型(Ortlepp， 1997)； 本源型(自發(fā)型)、激勵(lì)型(誘導(dǎo)型)(馮濤， 1999)； 應(yīng)變型、構(gòu)造型和應(yīng)變-構(gòu)造混合型(錢七虎， 2010)； 均勻巖體巖爆、非均勻巖體巖爆(錢七虎， 2010)； 開(kāi)挖型、開(kāi)挖-沖擊誘發(fā)型、煤礦頂板垮落沖擊型和斷層錯(cuò)動(dòng)沖擊型(何滿潮， 2010)； 即時(shí)型和時(shí)滯型(陳炳瑞等， 2012； 馮夏庭等， 2012)； 應(yīng)變型和滑移型剪切型(錢七虎， 2014)。

關(guān)于沖擊地壓的分類有時(shí)和沖擊地壓的破壞程度混合在一起，此處僅介紹類型。沖擊地壓的類型有：冒落型、沖擊型、斷層型和錯(cuò)動(dòng)型(張少泉等， 1993)； 采掘誘發(fā)的煤(巖)體壓應(yīng)力型、頂?shù)装迨芾瓚?yīng)力型沖擊地壓及斷層走滑受剪型沖擊地壓(邰英樓等， 1998)； 重力型、構(gòu)造應(yīng)力型、中間或重力-構(gòu)造型(竇林名等， 2001)； 煤體壓縮型、頂板斷裂型和斷層錯(cuò)動(dòng)型(潘一山等， 2003)； 采礦型和構(gòu)造型，采礦型又分為壓力(煤柱)型、動(dòng)力(圍巖)型和復(fù)合型(竇林名等， 2006)； 材料失穩(wěn)型、滑移錯(cuò)動(dòng)型和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)型(姜耀東等， 2014)； 應(yīng)變型沖和剪切型(錢七虎， 2014)； 深部動(dòng)靜載疊加型沖擊地壓、深部高靜載加載型沖擊地壓和深部高靜載卸荷型沖擊地壓(潘俊鋒等， 2020a， 2020b)。

2.11 劃分等級(jí)不同

巖爆等級(jí)劃分大體上差不多，主要有：弱、中等、強(qiáng)烈、極強(qiáng)(譚以安， 1988)； 弱、中等、強(qiáng)烈和極強(qiáng)； 輕微、中等、強(qiáng)烈、劇烈(徐林生等， 1999a)； 輕微、中等、強(qiáng)烈、極強(qiáng)(馮夏庭等， 2013)； 輕微(Ⅰ級(jí))、中等(Ⅱ級(jí))、強(qiáng)烈(Ⅲ級(jí))、極強(qiáng)(Ⅳ級(jí))(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2008)； 輕微、中等、強(qiáng)烈、極強(qiáng)(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2009)； 輕微、中等、強(qiáng)烈、極強(qiáng)(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2016)； 輕微、中等、強(qiáng)烈、極強(qiáng)(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2019)。各種等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)都有各自的依據(jù)。

沖擊地壓等級(jí)劃分為：煤和巖石的射擊、中等深部沖擊和深部沖擊(C.Г. 阿維爾申， 1959)； 煤爆、淺部沖擊地壓和深部沖擊地壓(趙本鈞， 1987)； 微沖擊、煤炮、沖擊地壓、嚴(yán)重沖擊地壓(蘆子干等， 1985)； 拋出、煤炮、微沖擊和真正的沖擊地壓(И.М. 佩圖霍夫， 1994)。彈射、礦震(較弱礦震成為微震，也叫煤炮)、弱沖擊和強(qiáng)沖擊(竇林名等， 2001)。以上分類實(shí)際上把影響生產(chǎn)、造成損失的沖擊地壓現(xiàn)象才看成是真正的沖擊地壓，但是強(qiáng)度和分類均使用相同的“沖擊地壓”概念進(jìn)行表述，邏輯概念存在重合。另外，因?yàn)闆_擊地壓現(xiàn)象有很多名稱，以各種動(dòng)力沖擊現(xiàn)象(包括各類別名)作為劃分沖擊地壓等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，不便于統(tǒng)一。這也是不能像巖爆等級(jí)那樣相對(duì)統(tǒng)一的主要原因之一。

沖擊地壓本質(zhì)上是煤層不同程度的動(dòng)力破壞現(xiàn)象，應(yīng)按照沖擊強(qiáng)度及后果進(jìn)行等級(jí)劃分，這樣既不會(huì)概念混亂，也便于深入研究和學(xué)術(shù)交流。目前這類等級(jí)有：輕微沖擊(Ⅰ級(jí))、中等沖擊(Ⅱ級(jí))和強(qiáng)烈沖擊(Ⅲ級(jí))(竇林名等， 2001)； 按沖擊地壓烈度和強(qiáng)度分為1(微弱)、2(弱)、3(中等)、4(較強(qiáng))、5(強(qiáng)烈)和6(極強(qiáng)烈)(潘一山， 2018a)。

2.12 等級(jí)評(píng)價(jià)方法不同

劃定等級(jí)后需要進(jìn)行評(píng)價(jià)，等級(jí)評(píng)價(jià)往往和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)聯(lián)系緊密。巖爆等級(jí)評(píng)價(jià)方法有很多種。在國(guó)家能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程巖爆風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》(NB/T 10143-2019)(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組，2019)中，規(guī)定在勘察設(shè)計(jì)階段，水電工程巖爆等級(jí)評(píng)價(jià)方法主要可采用工程地質(zhì)分析法、巖石強(qiáng)度應(yīng)力比法、巖石應(yīng)力強(qiáng)度比法、彈性變形能指數(shù)法、RVI指標(biāo)法、能量釋放率方法、局部能量釋放率方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、距離判別分析法等； 在施工階段，除前4種方法可作為輔助方法外，主要方法中另外增加了巖爆微震監(jiān)測(cè)預(yù)警法(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2019)，上述內(nèi)容基本涵蓋了目前巖爆等級(jí)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)的所有方法(宮鳳強(qiáng)等， 2007a， 2010b； Tang et al.，2010； 馬天輝等， 2014)。

沖擊地壓危險(xiǎn)性(等級(jí))可以采用采礦法，包括鉆屑法、綜合指數(shù)法、沖擊傾向性分類法、數(shù)值模擬分析方法； 也可以采用采礦地球物理法，包括微震法、聲發(fā)射法、電磁輻射法、振動(dòng)法及重力法(姜福興， 2006； 蔡武等， 2014； 周輝等， 2015； 姜福興等， 2017； 竇林名等， 2017)。此外，還有礦壓觀測(cè)法、支架壓力監(jiān)測(cè)法、采動(dòng)應(yīng)力測(cè)量法等(潘一山， 2018a)。

需要指出的是，很多巖爆判據(jù)中廣泛使用巖石強(qiáng)度應(yīng)力比法、巖石應(yīng)力強(qiáng)度比法(陶振宇， 1988； 王元漢等， 1998； 徐林生等， 1999b； 張鏡劍等， 2008； 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2008，2016； 張鏡劍， 2010； 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2009， 2019)。由于煤的單軸抗壓強(qiáng)度相對(duì)偏低，如果使用這兩類巖爆判據(jù)判別煤的沖擊傾向性，判別結(jié)果幾乎都強(qiáng)沖擊地壓，顯然不符合實(shí)際情況，因此這兩類巖爆判據(jù)很少在沖擊地壓研究領(lǐng)域使用。這也在一定程度上說(shuō)明巖爆和沖擊地壓的研究對(duì)象存在本質(zhì)區(qū)別，適宜分開(kāi)研究。

最后，關(guān)于巖爆和沖擊地壓的差異分析討論，主要見(jiàn)于煤炭類雜志，在巖石類雜志中沒(méi)有。由此可見(jiàn)研究人員對(duì)于巖石工程中的巖爆概念沒(méi)有異議，但是對(duì)于發(fā)生在煤體中的沖擊地壓定義還存在討論。這種狀況本身就說(shuō)明沖擊地壓不能等同于巖爆，兩者存在差異，理應(yīng)分開(kāi)區(qū)別對(duì)待。

3 關(guān)于巖爆和沖擊地壓的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

3.1 巖爆和沖擊地壓的深部工程地質(zhì)災(zāi)害共同屬性

不論是巖爆還是沖擊地壓，同屬于典型的深部工程地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。這里面包含兩層含義： ①深部工程，即由于礦產(chǎn)資源開(kāi)采和地下空間利用等需要，在水電、交通、金屬礦山、煤礦等領(lǐng)域進(jìn)行深部工程建設(shè)(開(kāi)挖或開(kāi)采)，而且深度越來(lái)越深，規(guī)模越來(lái)越大。深部工程建設(shè)已成為地下工程發(fā)展的趨勢(shì)。②地質(zhì)災(zāi)害。在深部工程建設(shè)過(guò)程中，打破了深部圍巖和深部煤層的三維平衡狀態(tài)，形成二維甚至一維受力狀態(tài)，導(dǎo)致臨空面附近的圍巖和煤層發(fā)生破壞，并釋放出動(dòng)能，從而有可能造成人員傷亡、機(jī)械損毀、生產(chǎn)延誤、經(jīng)濟(jì)損失等，引發(fā)災(zāi)害事故。與之形成對(duì)比的是，淺部工程建設(shè)中很少遇到巖爆和沖擊地壓。巖爆和沖擊地壓完全是由于深部工程建設(shè)引發(fā)的，不進(jìn)行深部工成建設(shè)則不會(huì)遇到巖爆和沖擊地壓，因此屬于典型的工程地質(zhì)災(zāi)害。又因?yàn)榘l(fā)生在深部工程中，巖爆和沖擊地壓更加確切的是屬于典型的深部工程地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 深部和高地應(yīng)力的關(guān)系

眾多工程現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，隨著深度的增加，巖爆和沖擊地壓發(fā)生頻率和數(shù)量呈增加趨勢(shì)。目前對(duì)深部的界定有多種定義和方法(錢七虎， 2004； 何滿潮等， 2005； 王明洋等， 2006； 謝和平等， 2015b； 李夕兵等， 2017； 張建民等， 2019)。深部通常是深度的概念，以示和淺部的區(qū)別，使用深部概念可以更好地理解巖爆和沖擊地壓等深部工程地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。和深部概念相比，從力學(xué)的角度研究巖爆和沖擊地壓，更加相關(guān)的是高地應(yīng)力概念(姚寶魁等， 1985； 陶振宇， 1987； 徐林生等， 2002； 王成虎等， 2009； 陳菲等， 2015)。有的研究認(rèn)為工程勘探時(shí)出現(xiàn)餅狀巖芯(巖芯“餅化”)及巖爆現(xiàn)象是高地應(yīng)力的表現(xiàn)(石金良， 1979； 白世偉等， 1983； 宋恕夏， 1984； 李朝國(guó)， 1984)。1983年劉國(guó)昌在《西安地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)》發(fā)表論文《高應(yīng)力的地區(qū)礦區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題(以金川礦區(qū)為例)》中認(rèn)為“最大主應(yīng)力值隨深度增加，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力1.0倍到1.2倍為高應(yīng)力區(qū)”(劉國(guó)昌， 1983)。陶振宇(1987)認(rèn)為“高地應(yīng)力是…… 水平初始應(yīng)力分量大大超過(guò)其上覆巖層的巖體重量”。姚寶魁等(1985)在文中提到“工程實(shí)踐中往往將200～250kg·cm-2左右的巖體初始應(yīng)力稱為高應(yīng)力”。薛璽成等(1987)認(rèn)為“當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力占實(shí)測(cè)地應(yīng)力的 50%以上即為高地應(yīng)力區(qū)”。陳菲等(2015)認(rèn)為“高地應(yīng)力定義為量值足以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體或巖塊破裂的地應(yīng)力”，并給出了定性定量判據(jù)。很多規(guī)范和專家認(rèn)為高地應(yīng)力是個(gè)相對(duì)概念，最大地應(yīng)力值和所處圍巖的強(qiáng)度的相對(duì)大小也是衡量高地應(yīng)力的重要指標(biāo)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組，2008； 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組， 2009； 陳菲等， 2015)。大量地應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，埋深在1000m 深度以淺，地應(yīng)力狀態(tài)以水平應(yīng)力為主，埋深在1000m 以下，地應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐源怪睉?yīng)力為主(康紅普等， 2019)。同時(shí)，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的存在和巖爆、沖擊地壓關(guān)系密切，褶皺、斷層附近常形成應(yīng)力集中區(qū)域易誘發(fā)巖爆或沖擊地壓，開(kāi)挖和采掘活動(dòng)與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的相對(duì)位置和產(chǎn)生的擾動(dòng)應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生重要影響(宋振騏等， 1985； 左文智等， 1996； 尹光志等， 1997； 王賢能等， 1998； 喬偉等， 2008；徐士良等， 2010； 蔡美峰等， 2013； 陳菲等， 2015； 韓軍等， 2014； 韓軍， 2016； 劉金海等， 2018； 潘一山等，2018b； 王桂峰等， 2018； 謝克坷等， 2019； 周航等， 2020； 曹安業(yè)等， 2021； 崔峰等， 2021， Gao et al.，2021)。構(gòu)造應(yīng)力和擾動(dòng)應(yīng)力的存在可以合理地解釋淺部巖爆或沖擊地壓發(fā)生的原因。例如當(dāng)埋深達(dá)100～200m 甚至數(shù)十米時(shí)產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象(薛璽成等， 1987)； 小灣電站低高程河床壩基表面巖體在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)了“巖爆”(林鋒等， 2009； 伍法權(quán)等， 2010)； 個(gè)別煤礦在開(kāi)采深度100～150m的條件下也會(huì)發(fā)生沖擊地壓(胡克智等， 1966)； 新疆鐵廠溝煤礦發(fā)生沖擊地壓時(shí)的工作面距地表僅155m(潘一山， 2018a)。

3.3 巖爆和沖擊地壓的早期研究

國(guó)內(nèi)關(guān)于沖擊地壓的研究時(shí)間要早于巖爆，這和我們國(guó)家深部煤礦開(kāi)采和深部隧道(洞)工程建設(shè)時(shí)間有關(guān)。1933年撫順勝利礦開(kāi)采到地表以下200公尺(m)遭遇了沖擊地壓(林景云， 1959)。新中國(guó)成立后，很多煤礦中也出現(xiàn)了沖擊地壓，危害巨大，促使研究人員開(kāi)始專門(mén)研究。同等時(shí)期的鐵路隧道及水電隧洞埋深較淺，很少遭遇巖爆現(xiàn)象。后來(lái)隧道工程建設(shè)以及水電隧洞向深部發(fā)展，開(kāi)始遇到巖爆現(xiàn)象。

關(guān)于沖擊地壓研究性質(zhì)的學(xué)術(shù)論文最早見(jiàn)于胡克智等人1966年在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表的《煤礦的沖擊地壓》一文。該文也提到我國(guó)礦山?jīng)_擊地壓最早于1933年發(fā)生在撫順煤田的勝利煤礦。作者在文中注明該文為劉寶琛1965年1月在德國(guó)萊比錫召開(kāi)的第七屆國(guó)際巖石力學(xué)會(huì)議上所宣讀的論文的一部分。文中提到礦山?jīng)_擊地壓一般發(fā)生在開(kāi)采深度大于200m的礦山，并舉了大同煤田煤柱失穩(wěn)導(dǎo)致沖擊地壓的案例(胡克智等， 1966)。該文對(duì)沖擊地壓現(xiàn)象的特點(diǎn)、發(fā)生的內(nèi)外部原因都作了說(shuō)明和分析，但是沒(méi)有給出沖擊地壓明確的定義。文中重點(diǎn)對(duì)沖擊地壓的發(fā)生條件和發(fā)生基礎(chǔ)(煤的沖擊性)進(jìn)行了詳細(xì)研究，給出了煤巖破壞過(guò)程中彈性變形勢(shì)能的釋放公式和具有破壞能力的沖擊能公式。該文沒(méi)有列參考文獻(xiàn)，也沒(méi)有對(duì)應(yīng)的英文論文標(biāo)題，目前尚未查到作者在國(guó)際巖石力學(xué)會(huì)議所宣讀的論文，因此“沖擊地壓”對(duì)應(yīng)的英文名稱無(wú)法查到。章夢(mèng)濤(1987)根據(jù)煤(巖)變形破壞的機(jī)理，提出了沖擊地壓的失穩(wěn)理論，并進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。章夢(mèng)濤等(1990)提出了沖擊地壓、煤和瓦斯突出的統(tǒng)一失穩(wěn)理論。王來(lái)貴等(1990)建立了沖擊地壓的內(nèi)時(shí)模型并進(jìn)行了有限元法分析。潘一山等(1990)建立了考慮時(shí)間效應(yīng)的沖擊地壓失穩(wěn)理論，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。馮濤等(1993)提出了煤層沖擊傾向性的模糊綜合評(píng)判方法。李玉等(1994)研究了沖擊地壓防治中微震活動(dòng)的分?jǐn)?shù)維特征。齊慶新等(1995)認(rèn)為沖擊地壓的發(fā)生與內(nèi)在因素(沖擊傾向性)、力源因素(高度的應(yīng)力集中或高度的能量貯存與動(dòng)態(tài)擾動(dòng))有關(guān)，煤巖層的結(jié)構(gòu)因素(具有弱面和容易引起突變滑動(dòng)的層狀結(jié)構(gòu))也是沖擊地壓發(fā)生的主要因素之一。內(nèi)在因素、力源因素和結(jié)構(gòu)因素是導(dǎo)致沖擊地壓發(fā)生的最主要因素(齊慶新等， 1995)。

關(guān)于巖爆研究性質(zhì)的學(xué)術(shù)論文早期集中在一些隧道現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防及支護(hù)措施方面。羅貽嶺(1975)利用能量守恒定理結(jié)合施工過(guò)程對(duì)巖體原始結(jié)構(gòu)的破壞，分析了巖層失去了暫時(shí)平衡產(chǎn)生巖爆的過(guò)程。文中提到的“巖爆間歇性”、“能量釋放”、“應(yīng)力重分布”、“平衡狀態(tài)”失穩(wěn)等至今仍在常用，具有重要的參考價(jià)值。陶振宇(1976)闡述了巖爆的定義，就是巖石被擠壓到超過(guò)它的彈性限度，積聚的能量突然釋放出來(lái)所造成的巖石破壞現(xiàn)象。谷德振等、王思敬等認(rèn)為巖爆是地下圍巖的脆性破裂表現(xiàn)之一，往往伴隨著彈性能的釋放(谷德振等， 1979； 王思敬等， 1987)。20世紀(jì)70～80年代我們國(guó)家修建很多水電工程(魚(yú)子溪、二灘、天生橋、魯布革、太平驛)，上述引水隧洞及隧道施工過(guò)程中都遇到了巖爆(姚寶魁等， 1985； 陶振宇， 1988)，從那時(shí)起才開(kāi)始巖爆機(jī)理方面的研究工作。1983年10月倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì)舉行了以巖爆為主題的學(xué)術(shù)討論會(huì)，該會(huì)議由英國(guó)采礦與冶金學(xué)會(huì)組織，召開(kāi)時(shí)間為一天。在會(huì)議結(jié)束時(shí)，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院Brown E T以“Rockbursts： prediction and control”為題進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)表在TunnelsandTunnelling上(Brown， 1984)，潘長(zhǎng)良對(duì)該文進(jìn)行了翻譯，以《巖爆的預(yù)測(cè)與控制》為題發(fā)表在《國(guó)外采礦技術(shù)快報(bào)》上(潘長(zhǎng)良， 1984)。姚寶魁等(1985)根據(jù)我國(guó)的工程實(shí)踐，提出了產(chǎn)生巖爆時(shí)巖體初始應(yīng)力場(chǎng)中的最大主應(yīng)力與巖體強(qiáng)度之間的近似的關(guān)系式，并且從斷裂破壞機(jī)制方面提出了巖爆發(fā)生的斷裂準(zhǔn)則。陸家佑(1986)對(duì)圓形水工隧洞巖爆機(jī)制進(jìn)行了分析，認(rèn)為在脆性巖石中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到格里菲思準(zhǔn)則強(qiáng)度值時(shí)發(fā)生巖爆，應(yīng)力達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)巖爆。陳宗基(1987)提出了蠕變擴(kuò)容理論和簡(jiǎn)化的脆性破壞理論，分析了南盤(pán)江天生橋壓力隧洞中準(zhǔn)穩(wěn)定的潛在爆裂危險(xiǎn)區(qū)和聲發(fā)射區(qū)。陶振宇(1988)認(rèn)為巖爆發(fā)展過(guò)程分為3個(gè)階段：?jiǎn)⒘央A段、地應(yīng)力調(diào)整階段和爆裂階段。譚以安(1988， 1989)對(duì)巖爆巖石斷口進(jìn)行了掃描電鏡分析，并分析了巖爆漸進(jìn)破壞過(guò)程。謝和平等(1993)使用損傷力學(xué)和分形概念從理論上分析了美國(guó)Galena礦山巖爆、美國(guó)某深部煤礦煤爆和底板巖爆的微地震事件位置分布的分形維數(shù)，并分析了其分形和物理機(jī)理，結(jié)果表明，根據(jù)微地震事件分布的分形維數(shù)減小，可以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦山中主巖爆的發(fā)生。唐春安等(1993)討論了深部開(kāi)挖引起巷道表面巖爆的圍壓效應(yīng)，探討了巖石在三維應(yīng)力作用下圍壓降變形失穩(wěn)的機(jī)理。馮夏庭(1994)，馮夏庭等(1998a， 1998b)針對(duì)地下酮室?guī)r爆預(yù)報(bào)，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)模式識(shí)別方法，并對(duì)深部開(kāi)采誘發(fā)的巖爆及其防治策略進(jìn)行了研究，提出了綜合集成智能系統(tǒng)。潘長(zhǎng)良等(1997)比較系統(tǒng)地總結(jié)了巖爆的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法。

3.4 巖爆和沖擊地壓術(shù)語(yǔ)分開(kāi)的觀點(diǎn)和客觀必要性

通過(guò)第2節(jié)中12個(gè)方面的分析可知，巖爆和沖擊地壓客觀上存在很多差異，其概念和內(nèi)涵存在本質(zhì)區(qū)別，不是同一事物。在地質(zhì)介質(zhì)動(dòng)力破壞的范疇內(nèi)，兩者是并列關(guān)系，既不能把巖爆看作是沖擊地壓，也不能把沖擊地壓看作是巖爆，應(yīng)該對(duì)兩者進(jìn)行區(qū)別并分開(kāi)研究。1982年12月18～20日，煤炭學(xué)會(huì)巖石力學(xué)專業(yè)委員會(huì)、煤炭部礦山壓力情報(bào)中心站和《煤炭學(xué)報(bào)》編輯部，在徐州組織召開(kāi)了煤礦礦山壓力名詞術(shù)語(yǔ)中間討論會(huì)。關(guān)于沖擊地壓，部分專家認(rèn)為應(yīng)取消此名詞，改為“礦山?jīng)_擊”，但含義上存在兩種觀點(diǎn)： ①認(rèn)為礦山?jīng)_擊是一總稱，應(yīng)包括煤爆與巖爆、煤與瓦斯突然噴出、礦震及頂板大面積來(lái)壓； ②認(rèn)為礦山動(dòng)力現(xiàn)象是總稱，包括礦山?jīng)_擊，即指煤爆與巖爆、煤與瓦斯突然噴出、礦震及頂板大面積來(lái)壓。這兩種意見(jiàn)未能統(tǒng)一，但與會(huì)者一致認(rèn)為上述4種現(xiàn)象在形成機(jī)理上各不相同，應(yīng)該將其分開(kāi)(《煤炭學(xué)報(bào)》編輯部， 1983)。齊慶新等(2003)認(rèn)為“沖擊地壓、巖爆及礦震盡管具有一定的相似性…… 它們無(wú)論是在現(xiàn)象上、構(gòu)成介質(zhì)的巖性上、還是在發(fā)生機(jī)理與控制方法上，都具有實(shí)質(zhì)性的差別……沖擊地壓、巖爆與礦震是具有不同表征意義的礦山巖石力學(xué)現(xiàn)象，特別是在煤炭行業(yè)中，建議對(duì)這3個(gè)術(shù)語(yǔ)區(qū)別使用”。唐春安(2010)認(rèn)為“目前巖爆的定義…… 主要都是從現(xiàn)象角度出發(fā)的……從目前應(yīng)用領(lǐng)域看，沖擊地壓多用在煤炭開(kāi)采中，有它的應(yīng)用背景”。姜耀東(2010)認(rèn)為“從行業(yè)背景上理解，沖擊地壓和巖爆還是分開(kāi)為好，定義為同義詞不是很合適”。齊慶新等(2021)認(rèn)為“考慮到巖爆和沖擊地壓兩者發(fā)生場(chǎng)景和形成機(jī)制的確存在區(qū)別，并且國(guó)家監(jiān)管層針對(duì)沖擊地壓已給出明確概念……倡議將巖爆及其相關(guān)概念劃定于巖石隧道工程中，而將沖擊地壓及其相關(guān)概念劃定于煤礦工程中”。

劉聽(tīng)成(1982)對(duì)煤礦開(kāi)采中一些常用的礦山壓力名詞術(shù)語(yǔ)及其含義進(jìn)行了討論，包括地下原巖體中的應(yīng)力、礦山壓力及其顯現(xiàn)的概念、支承壓力的各種稱呼、煤體邊緣地帶的不同礦壓顯現(xiàn)區(qū)、頂板名稱的定義及其分類、圍巖變形與移動(dòng)的若干名詞術(shù)語(yǔ)、巖體破壞和冒落的若干名稱、頂板來(lái)壓現(xiàn)象的一些稱呼、礦壓動(dòng)力現(xiàn)象及有關(guān)術(shù)語(yǔ)、礦山壓力控制的幾種提法等。在論文中，還給出了66個(gè)需要統(tǒng)一的礦壓名詞術(shù)語(yǔ)和建議統(tǒng)一的294個(gè)巖石力學(xué)與礦壓常用符號(hào)。從1982年至今已過(guò)去近40年，一些礦壓名詞和常用符號(hào)至今尚未完全統(tǒng)一。由此可見(jiàn)，即使同在煤礦領(lǐng)域，對(duì)涉及沖擊地壓、煤礦動(dòng)力災(zāi)害的一些名詞術(shù)語(yǔ)上尚存在爭(zhēng)議，不能取得完全一致的意見(jiàn)。因此，對(duì)涉及水電、交通、硬巖礦山等跨領(lǐng)域的巖爆，更加沒(méi)必要和煤礦領(lǐng)域的沖擊地壓合并為同一術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該分開(kāi)區(qū)別對(duì)待。另外，因?yàn)槊旱V領(lǐng)域和水電、交通領(lǐng)域在動(dòng)力災(zāi)害學(xué)術(shù)交流方面基本也是相互隔離的，也非常有必要分開(kāi)對(duì)待。

3.5 不能簡(jiǎn)單地以行業(yè)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)巖爆和沖擊地壓

巖爆和沖擊地壓應(yīng)該以發(fā)生動(dòng)力破壞的地質(zhì)體介質(zhì)進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)和劃分，而不是以行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行認(rèn)識(shí)。巖爆專指發(fā)生在深部硬巖工程中的圍巖動(dòng)力破壞現(xiàn)象，沖擊地壓專指發(fā)生在深部煤礦中的煤層動(dòng)力破壞現(xiàn)象。不能籠統(tǒng)地認(rèn)為發(fā)生在深部煤礦中的動(dòng)力破壞現(xiàn)象都是沖擊地壓，即不能把深部煤礦中的純巖石沖擊現(xiàn)象看成是沖擊地壓，純巖石沖擊現(xiàn)象本質(zhì)也是巖爆。煤礦井巷工程的巖石巷道在開(kāi)挖中也會(huì)發(fā)生巖爆(潘一山， 2018a)。江西萍鄉(xiāng)礦務(wù)局高坑煤礦中的巖爆只發(fā)生在致密、堅(jiān)硬、性脆、粉晶或隱晶結(jié)構(gòu)的相變硅質(zhì)石灰?guī)r中，并且認(rèn)為“巷道開(kāi)挖前，巖層的原始應(yīng)力以位能形式維持平衡狀態(tài)……當(dāng)用爆破法施工，爆破產(chǎn)生沖擊波作用于巖體，巖層瞬時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力和位能應(yīng)變靜應(yīng)力疊加起來(lái)并突然釋放，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其彈性極限和強(qiáng)度極限時(shí)，巖石脆性斷裂，即產(chǎn)生巖爆……巖層的力學(xué)性質(zhì)是產(chǎn)生巖爆的物質(zhì)基礎(chǔ)，地質(zhì)構(gòu)造是產(chǎn)生應(yīng)力集中的條件，應(yīng)力狀態(tài)是產(chǎn)生巖爆的動(dòng)力來(lái)源，巷道掘進(jìn)施工方法則是產(chǎn)生巖爆的導(dǎo)火線。”作者對(duì)巖爆發(fā)生的力學(xué)原理和內(nèi)在機(jī)理的認(rèn)識(shí)相當(dāng)深入(張如琯， 1981)。重慶市南桐煤礦區(qū)-200水平的茅口灰?guī)r巷道在掘進(jìn)中巖爆嚴(yán)重?！暗貞?yīng)力積聚、儲(chǔ)存、構(gòu)成巖體致密、層理不發(fā)育、導(dǎo)水性差，干燥、高溫的厚塊狀石灰?guī)r。掘進(jìn)時(shí)彈性能釋放出來(lái)，形成巖爆，伴隨響聲和震動(dòng)，并有銳利的巖片飛出…… 每班都發(fā)生數(shù)次巖爆。每次爆下來(lái)的巖石2～3 車，多的有10多車。巷道頂部基本成為較光滑的巖面，但巖爆仍未停止，脫落非常薄而寬的石片，造成整班停產(chǎn)不能工作”(朱伯遠(yuǎn)， 1982)。綜上所述，深部煤礦開(kāi)采中既可能發(fā)生沖擊地壓，也可能發(fā)生巖爆，兩者不是同一概念。

3.6 正確認(rèn)識(shí)巖爆和沖擊地壓的誘因與防治之間的辯證關(guān)系

地震是深部巖體的動(dòng)力破壞現(xiàn)象。和巖爆、沖擊地壓相比，絕大多數(shù)地震屬于天然地質(zhì)災(zāi)害(部分地震認(rèn)為和頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)、人工水庫(kù)蓄水有關(guān))，其原因和誘因?qū)儆谧匀灰蛩?，因此地震誘因和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)異常復(fù)雜。和地震的誘因不同，巖爆和沖擊地壓是深部工程建設(shè)活動(dòng)誘發(fā)的，但不是所有的深部工程和深部建設(shè)活動(dòng)都會(huì)發(fā)生。淺部工程建設(shè)中，因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)區(qū)域地應(yīng)力較小，因此無(wú)法積聚大量的彈性能，無(wú)法為巖爆或沖擊地壓的發(fā)生提供能量源，所以淺部工程很少發(fā)生巖爆或沖擊地壓。同理，進(jìn)入深部后，如果深部圍巖或深部煤層沒(méi)有積聚大量彈性能，無(wú)論怎樣的深部工程建設(shè)活動(dòng)也不會(huì)誘發(fā)巖爆或沖擊地壓(但有可能誘發(fā)其他非動(dòng)力破壞)。只有在深部圍巖或深部煤層積聚了大量彈性能的條件下，特定的深部工程建設(shè)活動(dòng)才會(huì)誘發(fā)。這里面存在的辯證關(guān)系為研究巖爆和沖擊地壓的誘因以及有效防治提供了信心和科學(xué)依據(jù)。在分析和研究時(shí)，既要找到巖爆和沖擊地壓發(fā)生的充分條件，也要找到誘發(fā)必要的必要條件。在此基礎(chǔ)上，才能科學(xué)地分析巖爆和沖擊地壓的誘發(fā)機(jī)理，也能提出更加合理有效的防治措施。

3.7 對(duì)沖擊地壓術(shù)語(yǔ)修正的觀點(diǎn)

劉聽(tīng)成(1982)認(rèn)為對(duì)于沖擊地壓的很多別名或者不夠簡(jiǎn)明，或者未能概括各種沖擊地壓的表現(xiàn)形式，或者系個(gè)別部門(mén)的習(xí)慣稱呼，為了能體現(xiàn)多種沖擊地壓表現(xiàn)形式，并且和煤礦中其他礦壓術(shù)語(yǔ)的稱呼相協(xié)調(diào)，建議采用“沖擊礦壓”這個(gè)名稱。李玉生(1982)對(duì)8個(gè)國(guó)家5種文字的“沖擊地壓”原文詞名進(jìn)行了分析，認(rèn)為沒(méi)有一例是與“地壓”有關(guān)，建議用礦山?jīng)_擊一詞代替“沖擊地壓”，但是也認(rèn)為礦山?jīng)_擊一詞并非完全理想。譚以安(1991)認(rèn)為“無(wú)論是佩圖霍夫，還是阿維爾申都稱其為‘ГοрнБιе Удaры’，直譯為‘礦山?jīng)_擊’，長(zhǎng)期以來(lái)在我國(guó)不少人習(xí)慣用“沖擊地壓”一詞概括這種動(dòng)力破壞現(xiàn)象... 他們混淆了‘壓力’與‘破壞’兩個(gè)基本的概念。因?yàn)椤貕骸瘍H能表明作用在巖體或礦體上的一種壓力。即使加上‘沖擊’二字，也僅意味著是作用于巖體的沖擊荷載，并非表示巖體發(fā)生了動(dòng)力破壞，即不能概括巖體釋放儲(chǔ)能的動(dòng)力破壞過(guò)程，只不過(guò)是一個(gè)力的范疇，最多是一動(dòng)荷載”(譚以安，1991)。實(shí)際上，使用“礦山?jīng)_擊”依然無(wú)法從本質(zhì)上區(qū)分硬質(zhì)圍巖的巖爆和軟質(zhì)煤層的沖擊破壞。

不論是區(qū)分巖爆和沖擊地壓，還是僅僅明確沖擊地壓的合適名稱，都應(yīng)從地質(zhì)體動(dòng)力破壞發(fā)生介質(zhì)出發(fā)，并充分考慮行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行定義。因此，對(duì)于沖擊地壓，建議可以考慮用“煤沖擊”代替，英文名稱“coal burst”。這樣既能體現(xiàn)深部煤礦行業(yè)特點(diǎn)又能體現(xiàn)動(dòng)力破壞現(xiàn)象，也基本上順承了沖擊地壓的含義。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一用無(wú)沖擊、弱沖擊、中等沖擊、強(qiáng)沖擊和極強(qiáng)沖擊對(duì)沖擊等級(jí)進(jìn)行劃分(各種等級(jí)里面可以細(xì)化沖擊地壓的類型、表觀現(xiàn)象、傳統(tǒng)的稱呼、震級(jí)以及造成的損失等)，改變以沖擊現(xiàn)象代替沖擊等級(jí)的做法，避免出現(xiàn)沖擊地壓包含沖擊地壓的概念邏輯問(wèn)題。考慮到煤本身具有的獨(dú)特力學(xué)性質(zhì)，建議把煤當(dāng)作獨(dú)立的地質(zhì)體或地質(zhì)介質(zhì)進(jìn)行研究，不再簡(jiǎn)單地劃為軟巖。類似于“巖石力學(xué)”(Rock mechanics)、“土力學(xué)”(Soil mechanics)，現(xiàn)在已經(jīng)有“煤力學(xué)”(Coal mechanics)(程遠(yuǎn)平等， 2017)的概念。因此，完全可以把煤當(dāng)作獨(dú)立的地質(zhì)體或地質(zhì)介質(zhì)，用“煤沖擊”代替“沖擊地壓”。此外，既考慮煤的性質(zhì)，也考慮頂?shù)装鍘r石的性質(zhì)，還應(yīng)該同時(shí)考慮煤-巖組合系統(tǒng)性質(zhì)發(fā)展“煤-巖力學(xué)”(Coal-rock mechanics)，這樣才有可能更加科學(xué)地破解深部煤礦安全高效開(kāi)采的一系列難題。

4 巖爆和沖擊地壓的關(guān)鍵機(jī)理問(wèn)題

分析巖爆和沖擊地壓的誘發(fā)機(jī)理必須從力學(xué)和能量的角度去考慮。下面從研究對(duì)象、受力條件和邊界條件3個(gè)方面對(duì)巖爆和沖擊地壓的關(guān)鍵機(jī)理問(wèn)題進(jìn)行討論。

4.1 研究對(duì)象

巖石、煤分別是巖爆、沖擊地壓發(fā)生的承載體，兩者本身的力學(xué)特性是研究其誘發(fā)機(jī)理的基礎(chǔ)。目前的研究主要關(guān)注巖石和煤的承載強(qiáng)度特征。工程案例統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，巖爆發(fā)生在巖石單軸抗壓強(qiáng)度大于60MPa的深部較硬質(zhì)以上圍巖中，屬于較硬巖區(qū)間的上限。而沖擊地壓發(fā)生在所有煤種中(傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中認(rèn)為除褐煤外其他煤種都會(huì)發(fā)生沖擊地壓，后來(lái)內(nèi)蒙古平莊礦區(qū)褐煤煤層中也發(fā)生了沖擊地壓(張萬(wàn)斌等， 1986； 梁政國(guó)， 1988； 潘俊鋒， 2015)，打破了這一傳統(tǒng)認(rèn)識(shí))，即不論硬質(zhì)煤層還是軟質(zhì)煤層，都發(fā)生過(guò)沖擊地壓，因此沖擊地壓對(duì)于煤的抗壓強(qiáng)度沒(méi)有特殊免疫性。雖然沖擊地壓對(duì)于煤的抗壓強(qiáng)度沒(méi)有特殊免疫性，但是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示絕大部分沖擊地壓發(fā)生在硬質(zhì)煤層中，這說(shuō)明煤的抗壓強(qiáng)度仍然能夠反映煤的沖擊傾向性。但是，如果運(yùn)用巖石分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(單軸抗壓強(qiáng)度)衡量煤的堅(jiān)硬程度時(shí)，即使對(duì)“硬煤”也判別屬于“軟巖”。然后采用常用的巖爆判據(jù)——巖石強(qiáng)度應(yīng)力比法或應(yīng)力強(qiáng)度比法對(duì)煤層沖擊傾向性進(jìn)行判別時(shí)，基本是強(qiáng)沖擊地壓發(fā)生區(qū)，這顯然不符合事實(shí)。

實(shí)際上巖石和煤的單軸抗壓強(qiáng)度在一定程度上還反映了材料的儲(chǔ)能能力。對(duì)巖石而言，單軸抗壓強(qiáng)度越高，儲(chǔ)能能力越強(qiáng)。例如宮鳳強(qiáng)等(2018)對(duì)14種巖石進(jìn)行了試驗(yàn)，單軸抗壓強(qiáng)度為最大值和最小值的細(xì)花崗巖(UCS=261.55MPa)和大理巖(UCS=54.84MPa)的峰值彈性應(yīng)變能密度值(極限儲(chǔ)能能力)分別為601.05kJ·m-3和38.44kJ·m-3。試驗(yàn)研究中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)巖石單軸抗壓強(qiáng)度值小于黃銹石強(qiáng)度75.04MPa時(shí)，都不會(huì)表現(xiàn)出巖爆傾向性(黃銹石峰值彈性應(yīng)變能密度值為103.29kJ·m-3)。Gong et al. (2021)對(duì)5種煤也進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈沖擊傾向性的一種無(wú)煙煤、兩種氣煤的峰值彈性應(yīng)變能密度最小值只有50.15kJ·m-3、55.89kJ·m-3和65.15kJ·m-3(對(duì)應(yīng)的UCS分別為18.82MPa、19.74MPa和19.30MPa)，即極限儲(chǔ)能能力相對(duì)較大的巖石加載時(shí)不會(huì)發(fā)生巖爆，極限儲(chǔ)能能力相對(duì)較小的煤受壓反而表現(xiàn)出強(qiáng)沖擊特征。從上述比較可知，巖爆的儲(chǔ)能能力標(biāo)準(zhǔn)不適宜用于評(píng)判煤的沖擊傾向性。為此，基于在巖石和煤加載過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的線性儲(chǔ)能規(guī)律，宮鳳強(qiáng)等分別提出了評(píng)價(jià)巖石巖爆傾向性和煤沖擊傾向性的剩余彈性能指數(shù)判據(jù)及各自對(duì)應(yīng)的判別準(zhǔn)則。研究結(jié)果表明，依據(jù)剩余彈性能指數(shù)判據(jù)及各自對(duì)應(yīng)的判別準(zhǔn)則對(duì)14種巖石和5種煤的評(píng)判結(jié)果和實(shí)際傾向性程度安全一致(宮鳳強(qiáng)等， 2018； Gong et al.，2019c、2019d； Gong et al.，2021)。

和巖爆主要發(fā)生在深部圍巖單一介質(zhì)中不同，沖擊地壓還需要研究煤層和頂?shù)装遄鳛檎w系統(tǒng)的力學(xué)特性和儲(chǔ)能及釋能規(guī)律。不但要考慮煤層、巖層作為單一介質(zhì)的性質(zhì)，而且要考慮煤層和巖層之間的相互作用以及“煤-巖”系統(tǒng)的特性(鄒德蘊(yùn)等， 2004； 陸菜平等， 2007； 周光文等， 2008； 趙毅鑫等， 2010； 宮鳳強(qiáng)等， 2017b； 左建平等， 2018； Gong et al.，2018b； 付玉凱， 2018； 楊磊等， 2019)。介質(zhì)屬性不同、層間連接作用、整體互相作用、尺寸效應(yīng)、空間結(jié)構(gòu)效應(yīng)都為研究“煤力學(xué)”和“煤-巖力學(xué)”特性、能量規(guī)律提出了很多亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。

上述分析說(shuō)明：(1)巖石和煤屬于兩種不同的地質(zhì)介質(zhì)，不能按巖石的承載強(qiáng)度或儲(chǔ)能能力標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判煤，兩者之間不具有可比性。(2)針對(duì)地質(zhì)體的動(dòng)力破壞現(xiàn)象(巖爆、煤沖擊)，采用單軸抗壓強(qiáng)度這一應(yīng)力指標(biāo)無(wú)法反映能量特征，同時(shí)采用剩余彈性能指數(shù)作為能量評(píng)判指標(biāo)具有科學(xué)性和適用性。(3)針對(duì)巖石的巖爆特性和煤的沖擊特性，力學(xué)或能量指標(biāo)無(wú)法反映材料的脆性特性，如何提出一種通用的彈脆性評(píng)價(jià)指標(biāo)是未來(lái)研究工作的重點(diǎn)。(4)沖擊地壓的全面深入研究必須綜合考慮煤層和頂?shù)装逍纬傻膶訝罱Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)特點(diǎn)，把“煤力學(xué)”和“煤-巖力學(xué)”從“巖石力學(xué)”中獨(dú)立出來(lái)開(kāi)展富有針對(duì)性的研究。

4.2 受力條件

巖爆和沖擊地壓分別是已經(jīng)積聚大量彈性應(yīng)變能的深部圍巖或深部煤層(有時(shí)包括頂?shù)装?在開(kāi)挖或開(kāi)采擾動(dòng)作用下發(fā)生破壞、釋放出大量動(dòng)能的地質(zhì)介質(zhì)動(dòng)力破壞現(xiàn)象。開(kāi)挖(開(kāi)采)前在地應(yīng)力作用下的深部圍巖或深部煤層(包括頂?shù)装?初始狀態(tài)是靜力問(wèn)題，而且已經(jīng)積聚了彈性應(yīng)變能； 相對(duì)于初始靜力狀態(tài)，所有開(kāi)挖(開(kāi)采)過(guò)程都是擾動(dòng)過(guò)程。深部圍巖或深部煤層發(fā)生巖爆或沖擊地壓是典型的兼有靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的地質(zhì)體破壞問(wèn)題(唐春安， 1997； 徐則民等， 2003； 趙陽(yáng)升等， 2003)。因此，巖爆或沖擊地壓?jiǎn)栴}本質(zhì)上是從連續(xù)到非連續(xù)、從靜力到動(dòng)力的科學(xué)問(wèn)題。實(shí)際上，深部圍巖和煤層的全過(guò)程受力路徑都屬于靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)問(wèn)題，兼具靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)。在“靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)”概念中，“靜力”是指開(kāi)采(開(kāi)挖)前或開(kāi)采中及開(kāi)采完成后深部圍巖始終所承受的高靜地應(yīng)力，“動(dòng)力”是指掌子面、工作面及采動(dòng)區(qū)域圍巖或煤層在開(kāi)采過(guò)程中受到卸荷擾動(dòng)作用、加載擾動(dòng)、部分工序?qū)σ验_(kāi)采深部圍巖或煤層帶來(lái)的動(dòng)力擾動(dòng)作用、采場(chǎng)區(qū)域受到應(yīng)力調(diào)整擾動(dòng)作用以及上述幾種擾動(dòng)的組合，是多種擾動(dòng)應(yīng)力的總稱(Li et al.，2004， 2008； 宮鳳強(qiáng)等， 2010a， 2011； 李夕兵等， 2011， 2019， 2021； 劉少虹等， 2014； 何江等， 2014； 羅憶等， 2015； Li et al.，2017a； 何滿潮等， 2018； Gong et al.，2019； 司雪峰等， 2021)。

研究巖爆和沖擊地壓全受力過(guò)程的靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)條件的同時(shí)，還需要考慮能量問(wèn)題)。發(fā)生巖爆的深部圍巖一般巖性比較單一，均為硬巖，單軸抗壓強(qiáng)度普遍偏高。已有巖爆案例統(tǒng)計(jì)資料及應(yīng)力(最大切向應(yīng)力、最大主應(yīng)力、軸向應(yīng)力等)強(qiáng)度比巖爆判據(jù)均顯示，巖爆發(fā)生部位的應(yīng)力均小于圍巖的單軸抗壓強(qiáng)度，因此圍巖在原有地應(yīng)力及開(kāi)挖擾動(dòng)應(yīng)力作用下仍處于彈性變形階段，由此產(chǎn)生的彈性應(yīng)變能主要積聚在靠近臨空面的深部圍巖中。深部圍巖初始三維壓縮受力狀態(tài)在開(kāi)挖卸載擾動(dòng)作用下，破壞模式由潛在的三維壓縮剪切模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎S壓縮下的張拉破壞(Du et al.，2016； Jiang et al.，2019； Si et al.，2020； Su et al.，2021)。只有當(dāng)擾動(dòng)應(yīng)力條件達(dá)到一定程度時(shí)，靠近臨空面部位的深部圍巖才會(huì)發(fā)生巖爆，釋放出積聚的彈性能(宮鳳強(qiáng)等， 2017a； Gong et al.，2018a， 2018b； Su et al.，2018)，洞壁巖爆彈射的巖片多呈塊狀、板片狀或碎裂狀，大部分為張拉破壞。如果深部圍巖內(nèi)部沒(méi)有積聚足夠的彈性應(yīng)變能，圍巖破壞時(shí)往往形成板裂破壞，一般沒(méi)有動(dòng)能釋放現(xiàn)象(Jiang et al.，2013， 2017； Gong et al.，2019b， 2020b； Luo et al.，2019)。

沖擊地壓釋放的能量來(lái)自深部煤層和頂板中在沖擊前儲(chǔ)存的彈性變形能，但是大部分彈性變形能儲(chǔ)存在圍巖中。究其原因，在開(kāi)采前，煤層和圍巖在地應(yīng)力作用下處于三維壓縮受力狀態(tài)。在三維情況下，煤層和圍巖的三維承載強(qiáng)度相對(duì)較高，使得煤層和圍巖處于彈性受力變形階段，積聚了大量彈性變性能。開(kāi)采過(guò)程中，煤層原先承受的三維壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S或一維狀態(tài)，煤層二維或一維承載強(qiáng)度遠(yuǎn)低于三維承載強(qiáng)度，煤層中的微裂隙擴(kuò)展甚至貫通。此時(shí)煤層有可能承受過(guò)載應(yīng)力(C.Г. 阿維爾申， 1959)，開(kāi)采擾動(dòng)應(yīng)力增加并不會(huì)顯著增加煤層中儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能。與此形成對(duì)比的是，因?yàn)榈貞?yīng)力小于頂、底板的承載強(qiáng)度，頂板的圍巖在開(kāi)采后始終處于彈性變形階段，并且在原來(lái)儲(chǔ)存能量的基礎(chǔ)上增加開(kāi)采擾動(dòng)應(yīng)力帶來(lái)的彈性應(yīng)變能。相對(duì)于煤層的承載強(qiáng)度，頂板巖層和底板巖層的承載強(qiáng)度很高，剛度也較大。因?yàn)槊簩雍晚數(shù)装褰M成層狀結(jié)構(gòu)，頂板在采掘工作后發(fā)生一定的變形，在頂板和底板形成的夾持作用下(趙本均， 1981)，煤層即使在開(kāi)采卸載發(fā)生后也不一定馬上破壞，相當(dāng)于對(duì)煤層中儲(chǔ)存的能量起到了封存作用。只有當(dāng)頂板壓力及煤層和頂?shù)装逯g的剪應(yīng)力達(dá)到一定程度后，及爆破開(kāi)采、頂板斷裂產(chǎn)生的擾動(dòng)作用下，煤層的沖擊地壓才會(huì)發(fā)生。頂板及底板中儲(chǔ)存的彈性變形能也會(huì)以煤層沖擊破壞的形式釋放出來(lái)。

從上述分析可知，巖爆和沖擊地壓本質(zhì)上是靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)問(wèn)題，也是從連續(xù)到非連續(xù)、從靜力到動(dòng)力的科學(xué)問(wèn)題。具體研究中，不但要研究靜力問(wèn)題和動(dòng)力問(wèn)題，而且要從能量守恒的角度研究從靜力到動(dòng)力的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，這也是科學(xué)認(rèn)識(shí)巖爆和沖擊地壓機(jī)理的關(guān)鍵問(wèn)題。

4.3 邊界條件

在深部隧道、深部煤礦等實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中，深部圍巖和深部煤層受到很多因素的影響(地質(zhì)條件、地應(yīng)力條件、開(kāi)挖或開(kāi)采方法、施工工序、擾動(dòng)強(qiáng)度、尺寸效應(yīng)、空間效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)等)(趙本鈞， 1981； 閻巖， 1982； 楊惠蓮， 1989； 譚云亮， 1990； 洪開(kāi)榮， 1995； 周德培等， 1995； 何川等， 2007； 孫旭寧等， 2012； 潘雪峰等， 2014)。在研究巖爆和沖擊地壓時(shí)，這些影響因素可以看作是靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)問(wèn)題的各種邊界條件。

深部隧道選線完成后開(kāi)工建設(shè)，開(kāi)挖過(guò)程中遇到的地質(zhì)條件和地應(yīng)力條件成為施工過(guò)程中必須接受的限定性前提條件，基本不能人為改變或避讓。隧道斷面形狀和尺寸對(duì)開(kāi)挖區(qū)域圍巖的應(yīng)力重分布有很大影響，造成一定的尺寸效應(yīng)，地應(yīng)力越高，開(kāi)挖洞徑和斷面越大，尺寸效應(yīng)越明顯。施工方法不同不但影響應(yīng)力集中情況，也會(huì)產(chǎn)生不同程度的擾動(dòng)作用。采用鉆爆法開(kāi)挖，卸荷擾動(dòng)速率較高，對(duì)開(kāi)挖區(qū)域的圍巖擾動(dòng)強(qiáng)度也較大，如果光面爆破效果控制不好，容易造成圍巖表層應(yīng)力集中易誘發(fā)低強(qiáng)度巖爆。采用TBM開(kāi)挖，卸荷擾動(dòng)速率較低，隧道開(kāi)挖斷面光滑，對(duì)開(kāi)挖區(qū)域圍巖擾動(dòng)程度也較低，圍巖穩(wěn)定性較好，但是容易造成較大區(qū)域的應(yīng)力集中，一旦發(fā)生巖爆，巖爆程度往往非常強(qiáng)烈。Si et al. (2020)對(duì)花崗巖進(jìn)行了不同卸荷速率下的真三軸卸荷巖爆模擬試驗(yàn)。研究結(jié)果顯示，卸荷擾動(dòng)對(duì)巖石會(huì)產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度弱化效應(yīng)。當(dāng)圍壓一定時(shí)，卸荷速度越快，巖石強(qiáng)度弱化程度越顯著，導(dǎo)致巖石承載力越低，儲(chǔ)存的彈性能越小，發(fā)生巖爆時(shí)劇烈程度相對(duì)較小； 卸荷速度越慢，巖石強(qiáng)度弱化程度越低，使得巖石承載力越高，儲(chǔ)存的彈性能越大，發(fā)生巖爆時(shí)劇烈程度相對(duì)較大。因此，開(kāi)挖方法的選擇和巖爆風(fēng)險(xiǎn)之間存在辯證關(guān)系，需要綜合考慮確定。深部煤層在開(kāi)采過(guò)程中，受到采場(chǎng)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、覆巖空間結(jié)構(gòu)、開(kāi)采布局(開(kāi)采方法、采掘布置與采掘順序)、開(kāi)采擾動(dòng)(開(kāi)采速度、爆破作業(yè)、二次擾動(dòng)(工作面停復(fù)產(chǎn)、巷道擴(kuò)修)等眾多因素的影響(潘一山， 2018a， 2018b)，邊界條件更加復(fù)雜。

綜上所述，綜合考慮研究對(duì)象介質(zhì)屬性、受力條件和邊界條件是科學(xué)認(rèn)識(shí)巖爆和沖擊地壓發(fā)生機(jī)理的關(guān)鍵所在，也是制定有效防治措施的理論依據(jù)。地質(zhì)體的本身特性主要包括巖石和煤的彈脆性、承載強(qiáng)度、儲(chǔ)能及釋能能力。彈脆性偏重于定性分析，有助于從本質(zhì)上把握巖爆、沖擊地壓發(fā)生的前提； 承載強(qiáng)度、儲(chǔ)能能力偏重于定量分析，承載強(qiáng)度、壓縮儲(chǔ)能系數(shù)、極限儲(chǔ)能密度、剩余彈性能密度等概念，有助于定量認(rèn)識(shí)和評(píng)估圍巖、煤層的承載能力、儲(chǔ)能能力和釋能能力。受力條件包括地應(yīng)力(包括自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力)和擾動(dòng)應(yīng)力，是巖爆、沖擊地壓的主導(dǎo)因素。在受力條件中，地應(yīng)力天然占先導(dǎo)和主導(dǎo)作用，擾動(dòng)應(yīng)力起后發(fā)和誘發(fā)作用，而且擾動(dòng)應(yīng)力有時(shí)以動(dòng)力荷載形式體現(xiàn)，有時(shí)以應(yīng)力調(diào)整等緩慢的加載形式體現(xiàn)。邊界條件中深部工程開(kāi)挖和開(kāi)采方法及工序、尺寸效應(yīng)、擾動(dòng)范圍和時(shí)效性等邊界條件會(huì)影響巖爆、沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度、時(shí)間和空間。巖爆和沖擊地壓防治工程實(shí)踐中證明有效的一些措施，如針對(duì)圍巖或煤層采取加固措施、改善應(yīng)力條件、改善物理力學(xué)性質(zhì)，選擇合理的支護(hù)方案，調(diào)整施工方法及工序，合理布置采場(chǎng)結(jié)構(gòu)和開(kāi)采步驟，切頂卸壓，卸載爆破等，均是圍繞介質(zhì)屬性、受力條件和邊界條件開(kāi)展的針對(duì)性措施(蘆子干等， 1985； 趙本鈞， 1987； 齊慶新等， 1991； 譚以安， 1991； 唐禮忠等， 2002a； 張鏡劍等， 2008； 王鷹等， 2016)，部分措施實(shí)施過(guò)程中要處理好實(shí)施目的和實(shí)施效果之間的辯證關(guān)系。

5 結(jié) 論

巖爆和沖擊地壓分別是深部硬巖、深部煤層中發(fā)生的地質(zhì)體動(dòng)力破壞現(xiàn)象。本文的目的是對(duì)巖爆和沖擊地壓的差異進(jìn)行全面的解析和分析，以便在今后的研究工作中和面對(duì)實(shí)際災(zāi)害問(wèn)題時(shí)對(duì)兩者區(qū)別對(duì)待，使得巖爆和沖擊地壓各自問(wèn)題的研究更加深入明晰。主要結(jié)論如下：

(1)巖爆和沖擊地壓均是深部工程建設(shè)誘發(fā)的地質(zhì)體破壞現(xiàn)象，同屬于典型的深部工程地質(zhì)災(zāi)害。

(2)在表觀現(xiàn)象、限定對(duì)象、研究對(duì)象、賦存條件、行業(yè)領(lǐng)域、工程建設(shè)方法、工程建設(shè)目的、要求及支護(hù)性質(zhì)、誘發(fā)機(jī)理、傾向性判據(jù)、劃分類型、劃分等級(jí)、等級(jí)評(píng)價(jià)方法等方面，巖爆和沖擊地壓均存在很大差異。

(3)在研究對(duì)象(硬巖和煤的彈脆性、承載強(qiáng)度、儲(chǔ)能及釋能能力)、受力條件(地應(yīng)力、擾動(dòng)應(yīng)力)和邊界條件(開(kāi)挖和開(kāi)采方法及工序、擾動(dòng)范圍和時(shí)效性等)方面，巖爆和沖擊地壓的誘發(fā)機(jī)理存在根本區(qū)別。

(4)考慮到巖爆和沖擊地壓之間的眾多差異，認(rèn)為兩者各有獨(dú)立的定義和內(nèi)涵，適宜分開(kāi)研究。巖爆和沖擊地壓是并列的兩類深部地質(zhì)體動(dòng)力破壞現(xiàn)象，不存在隸屬關(guān)系。

(5)從靜動(dòng)(或動(dòng)靜)組合加載力學(xué)的角度研究巖爆和沖擊地壓，符合深部地質(zhì)體破壞的全受力路徑。具體研究時(shí)，必須從研究對(duì)象出發(fā)，綜合考慮介質(zhì)屬性、受力條件和邊界條件。

(6)單一的應(yīng)力判據(jù)無(wú)法解決巖爆和沖擊地壓中的能量問(wèn)題。具有普適性的線性儲(chǔ)能和耗能規(guī)律為研究巖爆和沖擊地壓能量積聚、轉(zhuǎn)移、消耗和釋放全過(guò)程規(guī)律提供了可行性。

(7)考慮到煤的獨(dú)特性，建議把煤當(dāng)作獨(dú)立的一類地質(zhì)介質(zhì)，不再簡(jiǎn)單地劃為軟巖看待。為了使煤動(dòng)力沖擊破壞的現(xiàn)象與名稱統(tǒng)一，建議考慮用“煤沖擊”代替“沖擊地壓”。同時(shí)發(fā)展“煤力學(xué)”及“煤-巖力學(xué)”，可以進(jìn)一步科學(xué)有效地促進(jìn)對(duì)沖擊地壓?jiǎn)栴}的研究。

(8)正確認(rèn)識(shí)巖爆、沖擊地壓的誘因各因素之間的邏輯關(guān)系和辯證關(guān)系，不但有助于科學(xué)地分析它們的發(fā)生機(jī)理，也能為制定合理有效的防治措施提供科學(xué)指導(dǎo)。

致 謝本文寫(xiě)作過(guò)程中得到了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)隋旺華教授的關(guān)心指導(dǎo)和大力支持，在此表示誠(chéng)摯的感謝。