世界上几乎所有国家的煤矿都不同程度地受到冲击矿压的威胁。冲击矿压又称岩爆，是指井巷或者工作面周围的岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。因此，对矿压的预测预防也是煤矿开采安全生产的关键之一。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿压预测预防方面存在的问题进行了认真分析和归纳，并且与有关单位共同开展了科技攻关，积极应用当前已有的矿压预测预防适用新技术，提出解决方案并进行了实施，有效地保障了矿井生产的安全，取得了良好的效果。
1 煤矿冲击矿压的主要预测手段
中国矿业大学对钻屑法、微震法和电磁辐射法这三种现行较为成功的冲击矿压预测方法进行了研究对比。
①钻屑法。兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿采深680～700m的6303工作面辅助顺槽多次发生冲击矿压，特别是在西部六采区的采掘生产过程中先后多次发生了冲击矿压，严重地危及作业人员的生命安全。该矿通过采用钻屑法对6303工作面辅助顺槽的冲击矿压存在危险性成功地进行了检测，初步摸清了该顺槽正常状态下的煤粉量，并且确定了标准煤粉量的临界值，及时根据检测结果采取了解危措施。此法现在已经成为该矿检测与确定冲击危险、判定冲击区域和冲击强度的主要精确依据。钻屑法在冲击矿压预测中发挥了很大的作用，但是应当指出的是，它不能够对目前日益增多的顶底板冲击矿压和刚硬岩层的断层冲击矿压进行预测，对于软弱煤层钻孔煤粉量的应力变化也不明显，而且此法在实施的时候需要打钻，占用的作业时间、空间和工程量很大，需要投入较多的人力和物力，影响与限制了采掘进度。此法的监测结果受到人为因素的影响，测量数据也只能够反映测量时的静态特征，不能够用于在空间和时间上进行冲击矿压危险变化的连续监测观察。由于它的检测效率地，常常作为一种辅助的预测手段。
②微震法。微震监测系统能够对全矿范围进行微震监测，是一种区域性的及时监测手段。它可以自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算。相比于其它传统监测手段，该系统具有远距离、动态、三维和实时监测的特点，还可以根据震源情况确定破裂尺度和性质，为评价全矿范围内的冲击矿压危险提供了依据。
③电磁辐射法。此法不受人工和工作面煤岩体分布不均匀及不稳定的影响，无需打钻，大大节省了工作量，实施时间短，准确率高，对生产影响小，使预测费用大幅度降低，是一种很有前途的煤岩动力灾害预警和煤岩应力状态评定技术方法。
2 条带式首采综放工作面矿压显现规律
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿对该矿第一个条带式开采综放工作面在回采过程中的支架压力和巷道变形进行了监测，研究分析了工作面的矿压显现规律，为今后的条带开采工作面选择支护参数和顶板管理提供了可靠的依据。
6312工作面两顺槽与六采区胶带输送机巷和辅助运输巷相连构成生产系统。西南侧370m处为四采区采空区，东侧为六采区辅助下山和胶带输送机下山，西侧360m处为6306工作面两顺槽，北侧40m为正在回采中的6307工作面。6312工作面液压支架压力表共安设19条测线来测取液压支架支护质量与顶板动态监测指标；工作面共安设电脑圆图仪测线6条，每条测线安设1台电脑圆图仪。从巷道位移观测点距工作面煤壁由远到近的观测过程中，矿压观测数据表明：超前影响范围不超过10m；巷道累计顶板下沉量最大为16mm，顶板下沉速度最大为2.5mm/d；累计两帮移近量最大为12mm，两帮移近速度最大为2mm/d。
矿压显现规律表明：液压支架后面的采空区位于“三带”中的Ⅰ带，直接顶和基本顶下分层冒落以后堆积在液压支架后面的高度比较大，在采空区的上方形成了平衡拱。冒落的矸石大部分已接实顶板，对上覆岩层起到了一定的支撑作用，造成尚未垮落顶板的活动看见相对减小。基本顶上分层位于较高的岩层位置，距离液压支架比较远，特别是工作面长度只有50m，悬跨度比较小，致使基本顶上分层未有运动。所以，顶板来压时工作面压力不是太大，矿压显现不是太明显，来压强度不大。由于该工作面是俯采，而且推进速度快，所以工作面基本上无片帮的学习。但是，采空区的冒落矸石存在着向前的推力，回采的时候要加强工作面及端头的顶板管理，提高液压支架和单体支柱的初撑力，使得液压支架接实顶板，以阻止冒落矸石向前的推力，保证工作面的安全生产。
3 矿井边缘“刀把”综放工作面矿压显现规律研究
兖州矿业（集团）公司南屯煤矿通过对矿井边缘风氧化带附近“刀把”式综放工作面矿山压力显现的观测和研究，掌握了其矿压显现规律，对于提高回采率和今后矿井边缘风氧化带附近“刀把”式综放工作面的开采具有指导意义。
该工作面采用伪倾斜长壁综采单轮间隔放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。在工作面两切眼东部、中部和西部共分6个测区，安装6块电脑圆图压力自记仪，分别监测液压支架前后柱工作阻力；从距切眼60m起，在两巷顶底及两帮每隔20m布置1组测点，采用十字布点法对巷道顶底板下沉、两帮闭合量进行观测。综放工作面两切眼直接顶初次垮落和老顶初次垮落均有所不同：小面直接顶初次垮落从工作面两头开始向中部发展，垮落步距平均28.4m；大面则从工作面东部（即两切眼接合后的工作面大面中部）开始向西部发展，垮落步距平均14.2m。小面老顶初次来压从工作面两头开始向中部发展，垮落步距平均46.9m；大面也从工作面两头开始向中部发展，垮落步距平均39.8m。小面周期来压范围大，大面较小，变化范围在13.2～26.9m左右，为老顶初次来压步距的0.3～0.6。
由于东顺槽受到采空区的影响，采动影响的范围较大，在距离工作面前方47.3m以内；剧烈影响在工作面前方11m以内；两帮最大移近速度为69mm/d，顶底最大移近速度为50mm/d，必须加强两顺槽50m以内的超前支护强度，确保安全生产。初次放顶期间，泵站压力必须达到设计压力30MPa，确保掖压支架有足够的初撑力；加快工作面的推进速度，合理控制采高在2.8m以内，保证采放比；沿着底板割煤，顶煤要及时放干净，见矸即停，保证产量和老空老顶的及时冒落。液压支架的前柱受到的压力大于后柱，容易使得前后柱失衡严重，生产过程中要加强管理，确保4个立柱能够均匀受力，保证支架处于合理的工作状态。
4 工作面侧向支承压力显现规律研究
兖州矿业（集团）公司南屯煤矿通过对93上01工作面矿压观测，初步掌握了深部开采综放工作面矿压显现规律，使今后九采区深部沿空掘巷时预留煤柱尺寸更加科学合理，为解决倾斜煤层仰斜综放开采的综合技术问题提供了依据。
①上顺槽侧向支承压力分布和煤体破坏分布规律分析。随工作面推进，上顺槽两组全部10个不同深度的煤体应力计应力变化非常清晰地反映了由于开采而引起工作面上方应力的分布特点和煤体的破坏情况。总体而言，侧向煤体的塑性破坏深度达到5.56～6.15m，最大不超过7.15m。侧向7.15～8.35m是采动后采空区侧向总体支承压力的高峰位置。这一峰值是由上覆岩层的总体运动所引起的。工作面后方189m处的应力高峰仍然未达到最大值，但此时的总体支承压力集中系数（工作面平均采深538m） 已经达到最大值。
②下顺槽侧向支承压力分布和煤体破坏分布规律分析。与上顺槽的应力分析方法一样，就侧向总体支承压力分布特征而言，6.65m是后方支承压力的峰值。从实测数据而言，最大应力集中系数、应力集中系数比上顺槽明显增大，是上顺槽的1.36倍。
③倾向煤层工作面上下侧煤岩体破坏和应力分布对比。93上01工作面倾角13°～14°条件下侧向煤体的破坏和应力分布有以下基本特征：倾斜放顶煤工作面两侧实体煤内均存在明显塑性破坏区域，而上顺槽煤体破坏区域稍大，两者相差1～2m。同样，采空区上端侧向起始弹性区范围大致相当，上端比下端稍大0.5m。采空区两侧每体支承压力分布基本规律相同，即弹性区内煤体持续增加并最终稳定。采空区两侧总体支承压力作用范围基本相当，采空区两侧煤体应力集中程度有差异；按同样的采空区距离计算，下顺槽侧向支承压力较大。
5 南屯矿薄煤层首采工作面矿压显现研究
兖州矿业（集团）公司南屯煤矿通过对1601小槽煤首采工作面的观测，对其矿压显现规律进行了研究，为薄煤层安全开采和支护设计提供了可靠的技术依据，对于类似地质条件的矿井有很强的借鉴意义和实际推广应用价值。
1601工作面采用自然垮落法管理顶板，最小控顶距支护为“322”支护方式，柱排间距1m；切顶排配SQD-1200型墩柱，柱距3m。实践和矿压观测结果验证适合该矿薄煤层工作面开采条件的。该面基本顶来压规律是：初次来压步距29m，周期来压步距8～11m，平均9.7m。周期来压特点为大周期与小周期间隔显现。基本顶初次来压强烈，来压时伴有明显顶板断裂声响和支柱阻力急增。单体支柱循环总平均84.15kN/棵，初撑力90kN/棵以下占总数56.55%，多数单体支柱初撑力偏低，达不到工作面作业规程和质量标准化要求，必须坚持二次注液或提高泵站压力。单体支柱实测工作阻力90.1～160kN/棵占总数64.46%，工作阻力偏低。其原因主要是该面底板为铝质泥岩，遇水后更为松软，致使支柱钻底处于降阻状态。切顶墩柱初撑力在300.1～400kN/棵占总数40.48%，大于额定值600kN/棵的一次未出现，初撑力较低。要确保泵站压力与延长升柱时间以提高切顶墩柱初撑力。支柱最大钻底量在来压期间172mm，平均159mm，超过了采煤作业规程和安全质量标准要求的不大于100mm，应采取加大柱鞋面积、提高初次来压和周期来压期间支护强度、切顶排柱间加支一棵单体或切顶排三花柱布置等措施。
根据对工作面中巷顶底、两帮位移量矿压观测，两巷为实体煤开采条件下，回采巷道超前明显影响范围在20m内较为强烈，在工作面超前20m范围内进行巷道超前支护基本处于合理范围。通过对该面支护密度和强度的理论计算与现场实测支护密度及强度计算对比，该面的支护设计密度和支护方式基本满足日常安全生产和顶板控制的需要。
6 短壁综放面快速推进矿压显现规律
兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿通过对短壁综放面快速推进条件下的矿压显现规律与特征研究，对工作面回采提出了有针对性的防范措施，实现了工作面快速掘进时的安全生产，为今后类似条件的工作面巷道布置和支护参数选择提供了切实可靠的依据。
163下03综放面是该矿第一个短壁综放工作面。工作面自老顶初次来压后进入快速推进阶段，最大推进速度14.4m/d，最小推进速度6.4m/d，平均推进速度11.4m/d。他们通过对工作面的综合矿压观测，结合工作面液压支架压力曲线图，并根据工作面矿压显现规律与特征的研究分析，发现液压支架工作阻力在短壁综放工作面快速推进阶段变化不大，支架增阻时间较短。液压支架从初撑力、增阻直到恒阻状态变化时间约为55小时。
根据相邻及其它采区工作面的顶板来压资料判定，综放工作面顶板来压为顶板断裂缓慢来压的运动方式。由于工作面的快速推进，工作面在周期来压阶段的周期来压时间较短、来压强度较弱，超前支承压力明显影响范围约为25m；老顶初次来压阶段的超前支承压力明显影响范围约为35m，超前应力集中在工作面前13m。工作面在快速推进时，老顶岩层的运动范围小，顶板下沉范围和重量变小，老顶运动时矿压显现影响明显减弱，来压强度降低。这是由于超前支承压力在工作面的持续快速推进下，老顶运动所产生的动压冲击被甩向工作面后方采空区侧。同时，造成工作面两顺槽采空区顶板悬顶，最大悬顶长度15m，一般悬顶长度为5m。两顺槽单体支柱工作阻力受采动变化影响小。
总体来看，在综放面的快速持续推进下，来压时间短，老顶来压对采场矿压显现的影响减小，来压强度降低；造成采空区悬顶，要加强工作面及两顺槽支护质量管理，加强支架对顶板的控制能力，有利于工作面顶板管理。
7 近距离跨采巷道支承压力研究有结果
在某些特定的条件下实行跨巷开采具有生产连续、生产系统简单、生产集中可靠等优点，但是存在巷道维护困难的问题，特别是近距离跨采巷道更是如此。山东科技大学开展了近距离跨采巷道支承压力的研究，历时10个月，对兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿的近万个实测数据进行整理分析，找出了规律，并且成功地对巷道进行了维护，取得了很好的效果。
兴隆庄煤矿5319轨道巷位于煤层底板的岩石中，巷道顶板相距煤层底板5～34m，其中有长度分别为100m与140m的两段距离在10m以内，5318综采放顶煤工作面近距离纵跨5319轨道巷开采，工作面回采所形成的移动支承压力对该巷道的变形与破坏产生了重要的影响。为了针对该巷道的支护和维护提供对策，他们采用钻孔测力计和测枪，分别在5319轨道巷进行了支承压力观测和巷道变形观测，找出了5318综采放顶煤工作面移动支承压力在煤层底板中不同层位上的传播规律（包括支承压力在底板中不同深度的变化规律、支承压力峰值位置在底板中的传递规律、支承压力范围与岩柱的关系、移动支承压力在煤层底板的应力分布）及其对5319轨道巷的变形规律（包括累计变形量与岩柱厚度的变化、变形速度随着岩柱厚度的变化、变形影响范围随着岩柱的变化）。
此项研究结果表明：近距离跨采巷道的变形主要取决于工作面移动支承压力作用于巷道围岩上的量值，该量值的大小又取决于超前移动支承压力在煤层底板中的传播规律。5319轨道巷经过预先加固，其近距离跨采地段经受住了5318工作面跨采移动支承压力的影响，其顶板移近量小于260mm，两帮的移近量小于150mm，保证了该巷道通风、行人、运料、排水等工作的正常进行。
8 薄煤层炮采液压支架工作面矿压观测分析
兖州矿业（集团）公司北宿煤矿通过矿压观测研究7700薄煤层炮采液压支架的支护效果，分析了支架支护参数及支架与围岩相互关系,为薄煤层工作面顶板控制及液压支架设计参数提供可靠依据。
矿压观测分析表明：该工作面与同煤层纯支柱工作面来压步距和强度基本相同。基本顶初次来压较明显，来压步距21m；周期来压特点为大周期与小周期间隔显现，大周期压力显现明显，周期来压步距7～11m，动载系数平均1.07。与单体液压支柱工作面相比，ZDB2400/06/12A型支撑掩护液压支架支移放顶工序影响时间短、安全程度高，减少支护空间非人为漏顶，且能保证溜前操作人员安全空间。液压支架的初撑力、工作阻力最大平均值分别为额定值的72.5%、92.5%，液压支架支护参数设计值基本合理。液压支架前柱末阻力大于后柱，其平均值相差41kN/柱。
从现场实际分析，放炮后至移架前，架前控顶距达到最大值。在此期间，支承压力重新分布是液压支架前柱受力增大的主要原因。液压支架循环最大工作阻力（即支架的末阻力）在移架前，也就是液压支架控顶距处于最大值期间。作为薄煤层炮采液压支架工作面，此期间的控顶时间较长，也是发挥支架支护能力的。因此，液压支架的设计支护强度应该按最大控顶距计算，得出移架前、后的支护强度设计值为0.472MPa和0.583MPa，符合现场实际。
液压支架与单体支柱支护效果在顶板来压期间的特点是：顶板来压步距基本相同；混合支护工作面顶底板移近量大于单体支柱面；液压支架的活柱缩量小于单体支柱面；液压支架的支护强度和动载系数与单体支柱面相差较小。1.2m 的12A型小宽度液压支架与1.5m正常宽度液压支架相比，支护强度提高20%，动载系数、活柱缩量及顶底板移近量分别减少9.4%、12%和14%。改造后的小宽度液压支架更适应同类薄煤层炮采工作面顶板条件。
9 快速推进综采工作面的顶板活动规律
中国矿业大学和兖州矿业（集团）公司南屯煤矿在现场实测的基础上，研究了快速推进高产高效综采工作面的顶板活动特征和支架承载特性，其结果对于高产高效工作面顶板事故的控制、支架选型及改善支架—围岩关系具有重要的意义。
工作面快速推进条件下的顶板活动规律有以下基本特点：来压的影响时间缩短，影响范围减小；来压的间隔时间缩短，来压次数频繁；对3个部位的观测表明，来压步距最大相差14m，平均相差7m，即不到2d的时间，基本呈现整体来压的趋势；工作面来压的时候动载系数比较小，平均为1.42，最大1.61，最小1.25，来压强度比较低；来压步距比相同地质条件下的一般速度（3～5m/d）推进时大2～3m。
此项研究的结论是：中厚煤层快速推进高产高效综采工作面的老顶来压持续时间短、影响范围及来压强度较小、矿压显现不明显，呈现了与一般速度推进时老顶不同的活动特征，而且有利于对顶板的控制及管理。快速推进条件下，直接顶初次垮落步距及老顶来压步距均较一般速度推进时大，而且上覆岩层的离层破坏范围相对较小。工作面的推进速度加快，实质上是减小了工作面顶板发生变形的时间，使顶板的破坏范围和活动程度减小、来压步距比一般速度推进时偏大，矿压显现不明显。高产高效面的支架95.4%呈现一次增阻工作特性，支架增阻量比较小，平均为额定初撑力的25.4%；支架立柱的循环增阻时间比较短，平均只有96min，支架很少在恒阻状态下工作。保持工作面稳定的推进速度是改善支架围岩关系与搞好顶板管理的关键，尤其是遇到顶板比较破碎或者地质构造破碎带的时候，快速推进保证了支架具有较高的初撑力，提高了支架的稳定性。
10 兴隆庄矿开展煤矿地应力测量与研究
兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿开展了煤矿地应力测量与研究，根据地应力的分布特点分析地应力对井下掘进巷道稳定性的影响，为巷道布置、锚杆支护设支架选地表沉陷预计等提供了科学的依据。
原岩应力测点应当尽可能地避开地质构造复杂地段及受到采动影响的部位，钻孔深度一般为巷道宽度2倍以上。根据这个矿的生产要求和井下的地质条件，他们在四采区4328运煤巷和4324运煤巷、十采区三横轨道巷、一采区4#胶带运输巷和五采区5300回风巷共布置5个地应力测点，采用套心应力解除法进行测量，依据岩体的应变来计算地应力的大小和方向。岩体内任意一点的应力分量为6个，只要有6个不同方向布置的应变片的应变数据即可以建立应力应变方程组计算出岩体的三维应力。此项研究采用的ANZI应力计共有18个应变片，可以通过应变片的多种不同组合来相互验证计算数据，从而获得可靠的测量结果。
从应力解除曲线来看，钻进开始的时候各个应变片的应变量均为0；钻进接近应变片的时候，周向应变片处于受压的状态，应变值逐渐变小，曲线上的应变量表现为负值，而其余应变片的应变量则逐渐增加；当解除距离为400mm的时候，岩芯筒钻过应变片所在位置，周向应变片的应变值陡然变大，在曲线上的应变量由负值变为正值，应变片经历一个应力突然释放的过程；随着解除距离的增加，各个应变片的应变量趋于稳定，应变片的应变变化与实际情况相符。
实测的最大水平主应力为最小水平主应力的1.6～2.2倍，说明水平应力对巷道掘进的影响具有明显的方向性；最大水平应力为垂直应力的1.2～1.4倍，对井下岩层的变形破坏方式及矿压显现规律有着很大的影响。
11 煤矿顶板安全仪器检测合格率低的原因
兖州矿业（集团）公司机械制修厂通过对煤矿顶板安全仪器仪表检测合格率低的要因研究，并且采取了相应的治理措施，使得煤矿顶板安全仪器仪表检测合格率明显提高。
煤矿顶板安全仪器仪表是指用于回采工作面压力和位移监测仪表、巷道围岩位移仪表、声发射监测仪表、矿压监测仪表、锚杆支护质量监测仪表与顶板安全相关的监测仪器仪表等。
他们根据检测合格率低的不同因素制定出相应的对策。
①针对不按期送检、运输过程中损坏和使用中责任心不强造成损坏等人为因素的影响，通过制定和完善仪器仪表周期检定及相关的管理制度，并狠抓制度的落实与提高监督检查的力度，保证仪器仪表周期检测的正常进行；制定和完善仪器仪表使用、维护及保养制度，确保仪器仪表在使用和运输过程中不出现人为的损坏。
②针对粉尘煤尘较多、矸石煤块撞击及淋水大等使用环境因素的影响，通过采取防尘、防水和防碰撞等措施，如给仪器仪表制作较封闭的外壳及对仪器仪表作防水处理等，以保证其使用环境符合要求。
③针对产品外壳不坚硬、选用材质不适宜、产品设计缺陷、配件购置难、焊缝漏油和注油量过多或不足等仪器仪表自身设计及使用材料因素的影响，采取及时向生产厂家反馈产品质量信息，定期向用户通报各生产厂家的产品质量情况等措施，促使生产厂家及时改进产品设计及加工工艺、选用合适的材料来提高产品质量。
④针对检测人员视差影响、试验台性能不稳定和检测方法不正确等仪器仪表检测方面因素的影响，采取加强对检测人员的技术业务培训，不断提高其检测技术水平，消除由检测人员视差等造成的影响；加强对试验台的维护和保养，使其始终保持良好的性能。对于一些当前国家计量检定规程尚未覆盖的仪器仪表编制相应的校准规范，经有关质量技术监督部门备案、批准后发布实施，以消除由于检测方法不正确等带来的影响。
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