8502采区冲击地压微震监测与防治技术分析.pdf
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1、2023年第3 期江西煤炭科技99.8502采区冲击地压微震监测与防治技术分析杨亚东(晋能控股煤业集团马脊梁矿地质测量部,山西大同0 3 7 0 0 1)摘要:针对大斗沟煤业冲击地压显现次数频率高,释放能量大导致巷道煤岩失稳问题,利用冲击地压微震监测法确定监测采区震动能量频次以及震动相对位置,基于此,采用柔性让压支护配合深孔开采卸压技术措施人工超前释放煤岩积聚能量,有效降低冲击地压显现次数频率和释放能量等级。关键词:冲击地压;微震监测;柔性让压支护;深孔卸压中图分类号:TD324(Geological Survey Dept.,Majiliang Colliery,Jinneng Holdin
2、g Coal Industry Group,Datong,Shanxi 037001)Abstract:In view of the coal rock instability caused by high-frequency rock burst behavior and large energy release in DadouyanCoal Industry Co.,the author proposes the technical measures of flexible yielding support coordinated with deep-borehole pressurer
3、elief to release the energy accumulation artificially by determining the seismic energy frequency and location through rock-burstmicroseism monitoring method,which can effectively reduce the rock burst behavior frequency and the energy release degree.Key words:rock burst;microseism monitoring;flexib
4、le yielding support;deep-borehole pressure relief1概况大斗沟煤业位于大同煤田向斜中段的东南翼,矿井地形中高四周低,最高标高+142 6.6 m,最低标高+119 0 m,矿区总面积约为6 3 km。8 50 2采区位于矿井西南侧,主采2#煤,煤层厚度约为2.12.8 m,煤层倾角2 6,采区内存在复式褶曲地质构造,沿走向发育有次级褶曲,向斜轴和背斜轴部南北向通过8 50 2 0 8 工作面,背斜轴向从北向南由155转向140,向南东倾伏。8 50 2 0 8 工作面走向长度150 4m,倾斜宽16 9m,采用综合机械化一次采全高工艺,全部垮落法
5、管理顶板,日推进度约为3.6 m。在掘进工作面推进过程中,地质构造导致的高地应力和集中开采产生的集中应力对工作面巷道围岩稳定性产生较大威胁,一旦应力作用超过岩体极限强度,巷道岩体失稳会出现弹性变形能的瞬间释放,造成巷道变形甚至文献标识码:AAnalysis of Rock-burst Microseism Monitoring and Control in 8502 Mining AreaYang Yadong是聚集在巷道岩层和工作面煤岩中能量释放的结果,对冲击地压的监测能够确定监测采区震动能量频次以及震动相对位置3 2.1微震监测探测器布置方案大斗沟煤业选用波兰16 通道SOS微震监测系统对
6、采区进行冲击地压监测预警。微震监测系统能够在宏观上确定采区内微震风险区域范围4,且能同时对8 50 2 采区8 50 2 0 8 工作面煤岩破裂及震动进行高精度定位,采区内微震监测探测器的布置如图1所示。650060005500550004500400035003000250002000150090001685008000750070006500文章编号:10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 0 9 9-0 31312塌1。为此对8 50 2 采区冲击地压区域的震动能量频次和震动相对位置进行监测,为沿空掘巷支护工艺参数确定提供理论支撑,对保证8 50 2 采区安全开采具有重要
7、意义。2冲击地压微震监测冲击地压具有瞬间释放、突发振动的特点2 ,6000550050004500400085020810图188502采区微震监测探测器的布置11100.2.2震动能量频次监测与分析选择采区内8 50 2 0 8 工作面进行开采过程中煤岩震动与破裂情况监测,监测到不同能量等级的震动次数占比如图2 所示。期间共监测到9412 次震动,震动能量集中在10 3 10 J之间,其中10 能量等级震动次数为48 9 次,占总震动次数的5.20%;10 J能量等级震动次数为4153 次,占总震动次数的44.12%10 5J能量等级震动次数为46 54次,占总震动次数的49.45%;10
8、J能量等级震动次数为116 次,占总震动次数的1.2 3%;可以看出10能量等级以上震动次数占比达到94.8 0%,说明850208工作面微震活动能量较大,煤岩不稳定。2.3震动监测结果根据震动监测结果,重点关注震动相对高程和顶底板破断平均高程,以分析确定震动能量集中区域。通过微震监测可以发现,冲击地压活动在工作面回采作业中最频繁,且具有明显的积聚过程,区域内一旦出现了强冲击地压,则在短期内仍具有高概率再次重复出现。在平面空间关系上,冲击地压主要发生在工作面前方和临近采空区侧位置,工作面超前支护以及沿空巷道支护效果对冲击地压具有明显影响。(1)震动相对高程震动位置不同,对煤岩影响也会不同,选择
9、10J能量等级震动为对象,统计震动在煤层走向剖面相对高程,形成震动相对高程如图2 所示,分析回采过程中不同高程下震动对能量积聚的影响。200-150-100-500-50-100-150-020040060080010001200推进距离/m图2 不同推进距离10 5J能量等级震动相对高程通过图2 可以看出,10 J能量等级震动相对高程主要集中在顶底板土50 m范围内,且顶板震动发生次数比例远大于底板震动次数,还有部分震动延伸到了10 0 m以内,在顶底板10 0 m范围外的振动次数很少,基本可忽略不计。因此,可以认为该能量等级下的震动主要发生在顶底板50 m范围内,且重点集中在工作面顶板位置
10、。通过对采区工江西煤炭科技作面岩层资料查阅,采区顶底板地质坚硬,该岩层性质能够积聚大量震动能量,因此发生冲击地压的风险很大。(2)震动顶底板岩层破断平均高度选择10 J能量等级震动为对象,统计震动所在顶底板岩层破断平均高度,形成煤层顶底板岩层破断高度如图3 所示。在工作面持续推进中,前期顶底板破断主要集中在2 0 45m范围内,后期主要集中在顶底板表面到2 0 m深度范围内,且破断明显,而深度超过45m的岩层基本不会出现破断现象。总体来看随着工作面推进,破断出现的平均高度在逐渐向顶底板表面移动,即逐渐向工作面逼近。60740200-40-60-十。20040060080010001200140
11、0160018002000推进距离/m图3 不同推进距离顶底板破断平均高程3冲击地压防治技术通过对大斗沟煤业8 50 2 采区微震监测发现,采区自身具有冲击地压现象,且明确了震动在顶底板的相对高程和破断平均高程的发展规律,对冲击地压的防治采用柔性让压支护配合深孔开采卸压措施的方式,避免冲击地压影响的同时增加沿空掘巷支护稳定性。3.1沿空掘巷巷道支护顶板支护:采用22mm的M24-L2800mm高强预应力锚杆,锚杆间距8 50 mm,排间距90 0 mm,在顶板与两帮交界处锚杆与垂向倾斜2 0 1400160018002023年第3 期顶板破断平均高程/m一底板破断平均高程/m30,以增强支护效
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