矿产开采中的地质工程问题
矿产资源是人类社会文明必需的物质基础。矿山开采可大致分为两种类型，即露天开采和地下开采（图5-27）。露天开采，又称为露天采矿，是从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程。露天开采作业主要包括穿孔、爆破、采装、运输和排土等流程，按作业的连续性，可分为间断式、连续式和半连续式。地下开采是指从地下矿床的矿块里采出矿石的过程，通过矿床开拓、矿块的采准、切割和回采4个步骤实现，地下采矿方法分类繁多，常用的以地压管理方法为依据，分为三大类自然支护采矿法、人工支护采矿法以及崩落采矿法。
矿山地质工程研究的主要任务是对矿山建设及开采过程中可能会遇到的地质工程问题和工程地质条件进行预报，从而保证矿山的安全高效生产。矿山建设和生产过程中经常遇到的地质工程问题有露天矿边坡稳定性问题、井巷及采场围岩稳定性问题等。而要控制以上两个问题的关键性工程地质条件有如下4项：软弱、破碎岩体及软弱夹层；软弱结构面，包括断层带、层间错动及贯通较长的大节理；地下水；地应力。这4个工程地质条件是控制上述矿山地质工程问题的关键，在矿山地质工程研究中必须查明。
另外，需要强调的是，开采矿产是人类在生产过程中与自然环境相互作用最强烈的形式之一。一个国家或地区的环境污染状况，在某种程度上总是与其矿产资源消耗水平相一致的，所以，矿产资源开发所产生的环境问题，日益引起各国的重视。一方面是要践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，保护矿山地质环境；另一方面是要合理开发利用，保护矿产资源。
（一）露天开采涉及的地质问题
与地下开采相比，露天开采的优点主要体现在：操作灵便、采收率高、开采成本低、作业安全、生产效率高、劳动条件优越，适合于大规模开采。矿产资源开发总量中50%～60%的煤、85%～90%的金属矿产、50%的化学矿山原料、100%的非金属和建筑材料，都是露天开采。露天开采对地质环境的影响主要表现在：泉水枯竭、河水改道、边坡失稳发生崩塌、滑坡；矿山剥离堆土及矿渣堆积占用土地；淤塞河道、导致水患和矿山泥石流；矿山“三废”（矿渣及尾矿、矿水及尾水、选冶废气）造成的土壤、水体及大气污染；破坏地貌景观，形成矿山荒漠化，加速水土流失等。其中，边坡稳定性问题是露天开采的主要地质工程问题之一。
在露天矿设计中，首要的问题是确定合理的边坡角。边坡角是在垂直边坡走向的剖面上从最上一个台阶的坡顶线到最下一个台阶的坡底线的连线与水平线的夹角。边坡角愈小，剥采比愈大。大型露天矿边坡角每增加1°可减少剥岩量几千万吨，节省投资2000万～3000万元。但是，露天矿边坡角如果设计过陡，将产生边坡破坏。加强露天矿边坡稳定性问题研究，合理地确定边坡角是露天矿工程中的一项重要任务。露天开采人为地塑造了边坡，随着开挖深度的加大，边坡的规模也不断扩大，这既严重地破坏了地应力的自然平衡，同时也导致了人工边坡的变形、破坏和滑移。露天矿边坡的破坏主要有两大类：具有明显滑动面的边坡失稳破坏和蠕变-坍塌变形破坏。前者包括平面滑动模式、楔形体滑动模式和曲面滑动模式，后者有倾倒破坏模式、溃屈破坏模式（图5-28）。此外，还有上述不同模式之间的相互组合而形成的复合式破坏模式。边坡岩土体中软弱结构面的发育程度及其组合关系是控制露天矿边坡稳定性的主要地质因素。
中国辽宁抚顺西露天矿是一座大型矿山，东西长6600m，南北宽2200m，设计最终采深400m。于1914年投产，1927年首次出现滑坡；尔后，相继发生边坡变形、滑坡、倾倒，几乎遍布采坑四周，采场揭露的不同埋深的各类岩体均发生过变形破坏。其中北帮西区1960—1984年先后发生过13次滑坡，多次破坏采掘平台、运输线路和车辆、排水系统及输电设备，甚至发生机车脱轨事故。位于河北省的首钢迁安水厂露天矿，自投产以来边坡发生109处滑塌和变形失稳，其中35处受断层、节理等软弱结构面控制。
图5-28 露天矿边坡破坏模式示意图
（a）平面滑动模式；（b）楔形体滑动模式；（c）曲面滑动模式；（d）倾倒破坏模式；（e）溃屈破坏模式
露天矿边坡失稳破坏的影响因素主要有岩石性质、岩体结构、地质构造、水文地质条件、风化条件、边坡形状、爆破震动等。边坡失稳防治的原则是以防为主，综合整治。在边坡开挖和采矿过程中，应及时排除地表水、深降强排地下水，减少爆破次数、降低爆破强度，合理确定不同深度岩体的边坡角，适时修整边坡轮廓，提高边坡稳定性。对大型采矿边坡，还需构筑抗滑挡土墙、抗滑桩、灌注水泥砂浆及减载、排水等工程措施。
（二）地下开采涉及的地质问题
地下采矿是一个复杂而特殊的典型地下地质工程系统，它由竖井、巷道、采场三大类地下工程组成。竖井包括垂直的竖井和倾斜的斜井，其功用有运输和通风两种，前者又称为主井，后者又称为副井，竖井属于半永久性工程。巷道一般指在煤层或围岩内挖掘的水平或缓倾斜分布的地下通道，为半永久的或者为采掘服务临时性的，主要用于运输、通风等。采场是采矿的工作空间，采矿直接活动的工作面称为掌子面，矿产资源采出后的空区称采空区，掌子面和采空区构成采场，采空区是保留时间很短的临时性工程。对于地下矿产开采主要涉及的地质问题主要有井巷围岩破坏、冲击地压、采场顶底板破坏、地下水系统破坏、采空区地面塌陷与地裂缝等。
1.井巷围岩破坏
为了采矿需要，必须开掘并维护大量的地下空间——井巷。就目前来说，维护的方式主要有锚喷、架棚和砌碹等几种类型。根据不同的条件及用途，通过上述几种方式的单一实施或联合实施，绝大部分都达到了支护的目的。
（1）巷道破坏的显现特征。从整体上说，其显现特征有两大类：一类是动压区，巷道上履岩层正处于剧烈运动和破坏阶段。另一类是静压区，巷道尚未受采动影响，或是采动影响已经停息上覆岩层处于稳定状态。
静压巷道破坏方式大致有两种：一是巷道开掘后产生的周边应力大于围岩强度，岩石随掘即冒。二是巷道开掘后产生的周边应力小于围岩强度，巷道完整，但随着时间推移产生大量变形，最后破坏。
动压区巷道也有两种，一种是在动压内即开的巷道，一种是采动影响下的静压巷道。它们的破坏方式类似于静压巷道，不同的是又受到了支承压力及岩层扰动，其形式有三种：①巷道围岩（支护）强度小于支承应力作用，随采动呈层状剥落，但巷道移近量并不明显。②受采动影响时，巷道（支架）产生大量缩变，但不冒落。③在采动过程中，伴附着移近量增加，支架破坏，巷道产生大面积冒落。
综上所述，巷道破坏的外部特征可归纳为4种：一是有明显的移近量，断面缩小但未冒落，二是随断面缩变发生冒落，三是无移近量而冒落，四是表层剥落。
（2）破坏原因。
1）围岩应力的重新分布及作用。巷道开掘后，原始的岩体应力平衡状态被破坏，造成应力重新分布。在双向等压应力场中，孔的切向应力沿极径方向衰减，但我们的巷道多不是圆形，加之不均匀地应力的作用，等应力圆将在巷道外接圆及以外的围岩中分布。分布的结果反映到巷道周边，往往是既不均匀也不对称的，产生了一系列剪切力面，以致岩石与岩体分离，在巷道周边发生剥落，并逐渐向纵深发展。这就是脆性岩石产生层状剥落的原因，是由拉应力和剪应力引起的。
2）围岩松动圈的对巷道破坏的影响。巷道的开掘爆破，三向应力变为二向应力，不仅使岩体抗破坏强度明显降低，并且产生应力集中。如果这种变化超过了岩石的强度，将会先在巷道周边应力集中较大的地区发生变形、破坏，导致邻近区受力条件更差，继而产生破坏。如此循环，直至围岩应力小于岩石强度，围岩不再松动和破坏为止。这样的一个围岩松动、破裂的范围称之为围岩松动圈。岩石越软松动圈越大，岩石越硬（强度越大）松动圈越小。松动圈大，巷道的变形量就大，破坏程度就高。实质上，松动圈形成和发展的过程就是巷道破坏的过程。这就是巷道随着时间增长移近量增大的原因。当摩擦抗力不足以抵抗某些岩块的应变时，岩块就要坠落，继而造成邻近岩块发生冒落，这就是伴随着移近量增加发生冒落破坏的原因。
3）岩石的变形特征。岩石具有在载荷作用下，组成岩石的基本微粒之间，相对位置发生变化的特征。当载荷不断增大超过围岩强度或者随着某一恒定载荷作用时间的增长，便会导致岩石破坏。因为岩石的各种应力和应变都与时间有关。有时尽管围岩应力小于围岩强度，但随着时间的增长同样会破坏（蠕变）。巷道刚掘进时，一般都不易立即冒落，而是经过一段时间才会发生的。在各种变形中，岩石的蠕变性对巷道的破坏危害最大，蠕变是静压巷道破坏的主要原因。
4）岩层移动、破坏的影响。随着回采面的连续推进，顶板岩层逐渐被破坏移动，一是给巷道附加了较大的支承载荷，二是使巷道围岩连带移近。反映到巷道中，某些地段的顶板岩层局部上升出现“反弹”。而另一些地段的顶板岩层则受到附加载荷作用而出现“压缩”。两种现象随工作面推进而相互交替，时张时弛，这是采动致使巷道破坏的主要原因。对于倾斜、急倾斜煤层开采下的巷道，这种扰动影响更大（超百米），平行于煤层倾向布置的巷道较平行于煤层走向布置的巷道影响小。前者可随岩层移动在巷道轴向方向发生整体移动；后者则在巷道断面内移动，周边围岩受力不均，有压有拉，且移近速度不均衡，致使岩层沿弱面滑移，这是巷道变形增大最后破坏的原因。
2.地下水系统破坏
井巷开掘，使地下水的赋存状态发生变化；矿床疏干排水改变了地下水的天然径流和排泄条件，同时导致地下水资源的巨大浪费，使区域地下水水位大幅度下降，造成矿区水文地质环境的恶化。此外，疏干碳酸盐围岩含水层时，其溶洞则构成了地面塌陷的隐患；当塌陷区或井巷与地表储水体存在水力联系时，甚至会酿成淹没矿井的重大事故；岩层疏干影响的预测和设计不合理时，还会导致露天边坡、台阶的蠕动和过滤变形而发生灾害。矿床开采必然会改变岩体的原始应力场，由此引起的水文地质条件和环境的影响范围，按开采规模有时可达数千平方公里，影响深度露天开采时可达500～700m，地下开采时可达1500～2500m。
（1）矿井突水。许多矿床的上覆和下伏地层为含水丰富的石灰岩，特别是石炭二叠纪煤系地层，不仅煤系内部有含水性强的地层，还有下伏的巨厚奥陶纪灰岩。随着开采的延深，地下水深降强排，产生了巨大的水头差，使煤层受到来自下部灰岩地下水高水压的威胁，在一些构造破碎带和隔水层薄的地段发生突水，严重威胁着矿井和职工的生命安全。
1984年开滦范各庄矿，一次淹井损失近5亿元；2003年9月2日0时30分许，河南省伊川县奋进煤矿黄村分矿10111工作面流水巷发生底板寒武系灰岩水突水事故，20min内突水量达9800m3，造成16人死亡，直接经济损失初步估算为1234.1万元；2015年1月30日18时55分，淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿866-1采煤工作面发生突水事故，事故当班该采煤工作面出勤34人，27人安全升井（其中7人轻伤），7人被困（由于瞬间突水量大，来势凶猛，最终遇难），事故直接原因是在特殊地质环境条件下，866-1工作面顶板岩层充水条件发生变化形成离层水体，在水压、矿压及8煤层上覆岩土体自重应力等共同作用下突然溃出，造成事故发生。
有些新井因水的威胁长期不能投产，也达不到设计生产能力。在北方岩溶区，煤矿约有150多亿t储量，铁矿约有3亿多t储量因受水威胁而难于开采。当采矿平洞通过河流、水库下部，并有地表水和地下水连通通道时，不仅突水极为严重，而且还造成水库渗漏等问题。如中国四川奉节县后淆水库，库区煤层被挖掘开采，揭穿水库底部裂隙通道，发生大量突水，不仅煤层无法继续开采，而且造成水库渗漏而报废。
（2）海水入侵。为了保证地下采矿巷道的安全，必须对采矿区的地下水进行疏干。在沿海地区，因疏干排水常使地下水位低于海平面，结果导致海水入侵，破坏了当地的淡水资源，影响了生活供水和生态环境。海水入侵的范围随疏干排水的强度增大而不断扩大。如中国辽宁省的金州湾石棉矿、复州湾黏土矿矿区均因疏干排水而出现了海水入侵现象。
（3）区域地下水位下降。为了保证矿山的开采，必须对进入井巷内的地下水或威胁井巷安全的含水层的地下水进行疏干排水，从而使矿区附近的浅层地下水被疏干，附近的地表水也因排水或河流的人工改道而被疏干。结果造成区域地下水位下降，生态环境恶化，植物难以生长，有的矿区甚至出现土地石化和沙化。因采矿疏干排水还造成矿区附近水源缺乏，严重影响人民生活和经济发展。矿坑突水有时也会造成区域地下水位下降，如开滦范各庄矿突水后，以突水点为中心的10余km范围内，水位下降了20～30m，使厂矿、工业和生活供水原有系统失灵，发生吊泵，形成无水可供的局面。
3.采空区地面塌陷与地裂缝
对于地下开采的矿山，由于采空区上覆岩土体冒落而在地表发生大面积变形破坏并伴随地表水和浅层地下水漏失的现象和过程，称为矿区地面变形。如果地面变形呈现面状分布，则为地面塌陷；如为线状分布，则为地裂缝。矿区地面塌陷造成大量农田损毁，地表建筑物遭受严重破坏。
据初步统计，中国因采矿引起的地面塌陷已超过180处，累积塌陷面积达1150km2。中国发生采矿塌陷灾害的城市近40个，造成严重破坏的25个，每年因采矿地面塌陷造成的损失达4亿元以上。山西省大同市形成450km2的煤矿采空区，河北省开滦煤矿累计地面塌陷面积约1万hm2；20世纪80年代以来，由于受地面塌陷影响而迁移村庄31处，迁建费用近2亿元。由于地面发生大面积变形塌陷（沉陷）和积水，致使大量农田废弃，村庄搬迁。例如，辽宁省本溪市在已采空的18.7km2中有6.5km2的地面建筑物遭到破坏。采空区地表平均下沉达2m，最深的达3.7m。造成建筑物墙体移位、断裂、房屋倾斜，甚至倒塌，地上和地下的供水、排水、供热、通信、人防等管网和设施遭到了不同程度的损坏。又如，由于采煤，宁夏石嘴山市城区形成南北长4.1km、东西宽1.7km、面积达4.97km2的塌陷区，最大塌陷深度达20m。塌陷区裂隙交织，地面到处可见塌陷形成的陡坎、裂缝，一般裂缝长20～40m，宽0.13m左右，深约5m。最大裂缝长100余m，宽0.4m，深达15m左右。
矿层开采后，采空区主要依靠洞壁和矿柱维持围岩稳定，但由于在岩体内部形成一个空洞，使其周围的应力平衡状态受到破坏，产生局部的应力集中。当采空区面积较大、围岩强度不足以抵抗上覆岩土体重力时，顶板岩层内部形成的拉张应力超过岩层抗拉强度极限时产生向下的弯曲和移动，进而发生断裂、破碎并相继冒落，随着采掘工作面的向前推进，受影响的岩层范围不断扩大，采空区顶板在应力作用下不断发生变形、破裂、位移和冒落。从平面上看，地表塌陷区比其下部引起塌陷的采空区范围大，塌陷区中央部位沉降速度及幅度最大，无明显地裂缝产生；内边缘区下沉不均匀，呈凹形向中心倾斜，为应力挤压区；外边缘区下沉不明显，多数情况下形成张性地裂缝，为应力拉张区。从剖面上看，塌陷呈现漏斗状，破裂角和极限角决定了“漏斗”的开口程度（图5-29）。如果矿体埋藏浅、厚度不大，冒落带直达地表则在采空区正上方形成下宽上窄的地裂缝。
4.采矿诱发地质灾害
高陡临空地形地貌部位，由于山崖或山脚的采矿活动，常造成上覆山体开裂变形，甚至发生崩塌灾害。此类崩塌灾害的特点是，崩塌前岩体内的开裂和崩塌后形成的后缘边界多沿岩体内原有的构造裂隙面或卸荷裂隙面发生和发展；表现为蠕变—倾倒—坍塌模式。其破坏机制是原有裂隙规模扩大并由闭合发展为张开状态，或产生新的裂隙，继而产生倾倒变形、膨胀，局部出现滑移，最后出现坍塌。矿区山体崩塌形成灾害的事例在世界各地均有发生。中国湖北盐池河磷矿山体崩塌、四川鸡冠岭山崩，以及长江西陵峡链子崖山体开裂等均与山脚采矿活动有关。
图5-29 矿山采空区地面塌陷示意图
湖北省宜昌盐池河矿区巨型山崩发生于1980年6月3日凌晨5时，100多万m3的岩体从300m的高处急剧下落，在山脚形成厚达20多m的块石堆积体；山崩摧毁了位于崖下的矿务局和坑口的全部建筑，造成284人丧生，损失惨重。1994年4月30日，四川省武隆区鸡冠岭发生巨大的山崩，崩塌体总体积为397万m3，分布面积为17.85万m2。崩塌岩体入江时形成涌浪高达30余m，当即形成一拦河坝，使乌江断流半小时。7月2—3日，鸡冠岭地区下了一次暴雨，诱发乌江鸡冠岭崩塌堆积体大规模坍滑，坍滑量180万～200万m3，部分块石入江，加高、增宽了原来的堵江乱石坝，使乌江的客货运输完全中断。山崩摧毁了刚刚投产的兴隆煤矿（年产6万t），将1条拖轮、1条载货量160t的驳轮和2只渔船击沉，另1条载货量230t的驳船被落石砸坏，并推向对岸。山崩还造成30多人伤亡，直接经济损失1089万元，间接经济损失无法统计。
对于地下采矿诱发山体开裂、崩塌等灾害的研究，应重点调查山坡岩体性质、结构特征、构造地质条件和地下水作用特征，分析采矿引起的应力应变特征、边界条件、岩体剪切滑动及破坏特征等；同时，分析、研究采矿方法、顶板管理方法、采矿强度、采空巷道形状和采空区面积等要素对水体开裂的影响程度。
5.采矿诱发地震与岩爆
采矿诱发地震是指开采地下固体、液体矿产过程中出现的地震。据其成因不同，矿震可分为诱发构造型矿震、诱发塌陷型矿震及掌子面岩爆、煤爆诱发矿震等三类。
（1）诱发构造型矿震。这是因采矿导致断层的复活和弹性能量的提前释放造成的地震。可进一步分为采矿直接引发矿震和抽水采矿诱发矿震两类。采矿直接引发矿震是由于采矿使地下应力失去平衡而诱发的地震。采矿形成的自由空间使采空区周围的岩体由原来的三向受压变成两向或单向受压，引起应力的重分布，在采空区范围内沿原有断裂形成应力集中地段，促使地壳岩体应变能提前分散释放，从而诱发地震。例如，辽宁省北票煤田台吉井区，历史上从未发生过破坏性地震活动，微震活动也少见。1921年台吉井开始采煤；截至1970年，当采掘到距地面500～900m深时，井区开始出现微震活动；到1981年8月20日，井区共记录到Ms≥0.5级地震160次，其中有感地震37次，造成不同程度破坏的地震有4次。另外，采矿抽水也可诱发地震。抽水后，断裂面（带）失去水压而发生卸荷作用，形成偏差应力。当偏差应力大于断面的抗剪强度时，即诱发地震。湖南省恩斗桥矿区抽水前无地震活动记载，但抽水疏干后，相继发生了16次有感地震活动；震中靠近恩口向斜中部，震源深度相对较大。
（2）诱发塌陷型地震。矿区诱发塌陷地震多起因于采空区和顶板陷落。地震波由顶板块体脱落敲击底板而产生，矿震分布范围较小，震源极浅，大多处于开采平面上。震级小但震中烈度高。例如，具有80多年开采历史的山西省大同煤矿，1956—1980年间因顶板塌落而产生的有感地震达40多次；最大震级Ms3.4级，释放能量约1.0×109 J。塌陷型矿震在岩溶发育地区经常出现。中国南方的粤、鄂、湘、桂、赣及浙等省（区）的岩溶充水矿区普遍存在地面塌陷，因塌陷而引起的冲击震动也时有发生。
（3）岩爆。岩爆又称冲击地压，是地下采矿诱发的一种特殊的动力工程地质现象，它所辐射的能量，从煤岩微小裂纹破裂的10-5 J，到大尺度岩体破坏的109 J。冲击地压发生时，围岩迅速释放能量，煤岩突然被破坏，造成暴风、冒顶片帮、支架折断、巷道堵塞、地面震动、房屋损坏和人员伤亡。它是由于开采活动破坏了原岩应力状态，导致围岩应力高度集中，矿层及围岩产生急剧变形，当其单位面积上压力增加到引起变形率超过矿层及围岩塑性变形最大可能速率时，矿层及其围岩中积蓄的弹性能突然释放，矿层及围岩产生大位移和破坏，伴随发生震动（矿震）、冲击波、破裂声响等动力工程地质现象，这种动力工程地质现象在金属矿山及非金属矿山都有所见，而以煤炭矿山尤为突出。因此，下面以煤炭矿山为对象，对这一问题展开讨论。
冲击地压是特殊的矿山压力现象，也是煤矿开采面临的最严重的灾害之一。对煤炭矿山来说，从20世纪30年代以来，先后在我国抚顺、开滦、枣庄、北票、门头沟、南桐等煤矿开始陆续发生冲击地压。这是煤矿井工开采深度加大伴随发生的一种工程地质灾害现象。而且随着采深不断增加，冲击地压产生的次数日益增多，成灾强度日益猛烈，危害程度愈益严重。京西煤矿的门头沟矿1947年开始发生冲击地压，据统计，该矿自1976年9月到1980年年底，由月平均53次增加到498次，其中产生矿震里氏震级2.2级以上的由月平均24.2次增加到83.9次。山东省目前有冲击地压矿井43处，占全国30%；埋深超过1000m的冲击地压矿井20处，占全国47%，是全国冲击地压灾害最严重的省份。2011年以来，山东省共发生9起煤矿冲击地压事故，造成36人死亡，13人受伤。仅2018年，山东龙郓煤业“10·20”事故就造成21人死亡。可以说，煤矿冲击地压防治工作形势十分严峻。
冲击地压既可以发生在回采工作面，也可以发生在掘进工作面。如抚顺煤矿井工开采多数发生在回采工作面，天池煤矿则多发生在掘进工作面。冲击地压与采掘深度关系极大，如枣庄八一矿井开采深度为140m时，冲击地压发生不明显；采深达185m，煤巷掘进时，出现少量冲击地压；当采深达370m时，冲击地压明显地增加；而采深达500m时，冲击地压显现十分剧烈。大量事实表明，冲击地压发生存在有一个临界深度。上述的枣庄矿为185m，抚顺煤矿为280m，天池煤矿为240m，门头沟煤矿为240m，开滦煤矿和唐山煤矿为500m，大同煤矿忻州窑矿为236～270m，南桐煤矿的砚石台矿采深达160m时才出现。
在冲击地压防治领域，2016年10月以来，国家煤矿安全监察局先后发布《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》，对煤矿安全生产和冲击地压防治工作作出了规范。这两个规范性文件实施后，对预防冲击地压事故发生，提升煤矿企业冲击地压灾害预防和治理能力发挥了重要作用。2019年7月30日，山东省政府发布了《山东省煤矿冲击地压防治办法》（省政府令第325号，以下简称《办法》），该《办法》自2019年9月1日起施行。作为我国目前第一部专门规范煤矿冲击地压防治工作的政府规章，《办法》的颁布实施，对加强煤矿冲击地压防治工作，有效防范冲击地压事故，保障煤矿职工生命和财产安全，促进山东省煤炭行业可持续发展具有重要意义。
冲击地压的产生实际上有地应力和煤及围岩力学性质两个条件。为了消除第一个条件，一方面需要从巷道布置、巷道断面选型着手，尽量消除巷道周边产生大的切向应力的可能；另一方面，采用适当的岩体改造措施，减小煤和围岩内的应力差。为了实现第二个条件，可以采取适当的岩体改造措施降低煤和围岩材料的刚度或提高其强度。为了降低材料的刚度可采用注水技术使系统内材料软化或采用高压水劈裂的方法降低系统的刚度；为了提高材料强度可采用灌浆或预应力锚索方法加固。当然，究竟采用何种处理技术需要根据施工技术和经济条件的综合比较来确定。
另外，利用钻屑法、地球物理法、位移测试法、水分法、温度变化法等多种方法进行预测预报，合理选择洞轴线和洞室断面形状，施工中采取超前应力解除、喷水或钻孔注水软化围岩，减少岩体暴露的时间和面积的扩展并及时支护围岩等措施，可有效防治岩爆及其危害。图5-30为天地科技股份有限公司研发的冲击地压应力在线监测系统，可以通过实时在线监测工作面前方采动应力场的变化规律，找到高应力区及其变化趋势，实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警和预报。
图5-30 冲击地压应力在线监测系统