红阳三矿保护层开采卸压防冲保护效果分析.pdf
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1、红阳三矿保护层开采卸压防冲保护效果分析王庆国,韩大永,包鑫阳,韩 东(沈阳焦煤股份有限公司红阳三矿,辽宁 辽阳 111307)摘要:为研究保护层开采对被保护层卸压效果的影响,针对红阳三矿 1208 工作面和 1204-2 工作面实际地质条件,进行有无保护层开采效果防冲效果分析,通过微震数据、微震事件平面与垂向分布特征以及微震事件频次与能量时间序列分析和覆岩动态破断规律对比分析,结果可知:无保护层开采的1208 工作面顶板完整,而保护层开采破坏顶板完整性,大幅度降低了被保护层开采过程中顶板和煤层中微震事件,降低了工作面发生冲击的危险性,同时保护层开采对被保护层的应力有降低作用和卸压作用,且无保护
2、层开采的工作面出现周期性跨段,有保护层开采的工作面不发生周期性跨断,工作面来压小,冲击危险性降低。研究成果为矿区煤层区域化防冲措施选择提供了工程数据基础。关键词:微震监测;保护层开采;卸压防冲;效果分析中图分类号:TD324文献标志码:A文章编号:1009-0797(2023)05-0077-05Analysis on Protection effect of Pressure Relief and impact Prevention in protectivelayer Mining of Hongyang No.3 MineWANG Qingguo,HAN Dayong,BAO Xinya
3、ng,HAN Dong(111307,)Abstract:In order to study the influence of protective layer mining on the pressure relief effect of the protected layer,the impact preventioneffect of mining effect with or without protective layer is analyzed according to the actual geological conditions of the 1208 working fac
4、e and1204-2 working face of Hongyang No.3 Mine.Based on the microseismic data,the plane and vertical distribution characteristics ofmicroseismic events,the time series analysis of the frequency and energy of microseismic events,and the comparative analysis of the dynamicbreaking law of overburden ro
5、ck,the results show that:The roof of 1208 working face without protective layer mining is complete,while theprotective layer mining damages the roof integrity,greatly reduces the microseismic events in the roof and coal seam during the mining processof the protected layer,and reduces the risk of the
6、 impact of the working face.At the same time,the protective layer mining has the effect ofreducing the stress of the protected layer and relieving pressure,and the working face without protective layer mining appears periodic span.There is no periodic break in the working face with protective layer,
7、and the working face is less compressed and the impact risk is reduced.The research results provide engineering data basis for the selection of regional anti-scour measures of coal seam in mining area.Keywords:microseismic monitoring;protective layer mining;pressure relief anti-impact;effect analysi
8、s0引言近年来,随着国民经济的快速发展,煤炭资源作为支撑国民经济快速发展的重要能源,需求量越来越大 1。而我国煤炭浅部资源随着开采的不断进行,资源储量急剧下降,我国煤炭资源的开采逐步转向以深部开采的井工煤矿开采。但是,随着煤炭资源开采深度的不断增加,煤炭开采受到高地压、高渗透压、高地温以及频繁的采动应力等多方面影响 2,造成深部煤岩赋存条件复杂多变,使深部煤岩的破坏与浅部出现明显的差异性,最常见的就是冲击变形破坏和延性变形破坏。因此,在煤矿开采过程中,如何有效减少冲击地压对矿井开采的的影响,是实现煤矿安全高效开采的关键因素之一 3。在煤矿冲击地压防治中,大量的实践表明,保护层开采是公认的一种经
9、济有效的卸压防冲技术 4。红阳三矿是受到冲击地压威胁的矿井,且随着采深的不断增加,预计冲击地压灾害会越来越严重。因此,为保证矿井安全高效开采,寻找经济有效的冲击地压防治技术是该矿急需解决的头等问题 5。针对这一现象,红阳三矿以无保护层开采的 1208 工作面和有保护层开采的 1204-2 工作面为研究对象,通过对有无保护层开采防冲效果的对比分析,为该矿后续安全开采提供研究基础。1工作面概况1.1无保护层开采的 1208 工作面概况西二采区 1208 工作面北以 12 煤相变处为界,南以西二采区轨道斜巷为界,东以西二采区 1206 采空区为界,西为西二采区未采区。上部为 7 煤层,距12 煤间距
10、约 60 m,在工作面中部以南为 7 煤采空区,以北未采区(7 煤露头不可采),以西为西三采区2023 年第 5 期煤矿现代化第 32 卷77702 采空区,下部为 13 煤层,未采。1208 工作面开切眼长 196 m,开切眼至设计停采线长 1 425 m。综采工作面开采 12-1、12-2 煤,其中 12-1 煤平均厚1.89 m,12-2 煤平均厚 1.33 m,12-1 煤与 12-2 煤间夹矸泥岩,平均厚为 1.07 m。1208 综采工作面开采的 12 煤厚度变化较大,受火成岩床影响,局部 12-1煤层下部变为天然焦。12-1 煤局部含 1 层夹矸,赋存较稳定;12-2 煤局部含
11、12 层夹矸,赋存较稳定,且该工作面煤、岩层层理发育。1208 工作面回采 12-1 煤、12-2 煤,12-1 煤直接顶板为黑色泥岩,平均厚 11.2 m,其上为粉砂岩,平均厚 3 m;12-2 煤底板为细砂岩,平均厚 1.25 m。另根据 828、922、918、W201、941、916 号钻孔柱状图资料,侏罗系底砾岩不整合接触于煤系地层之上,距1208 工作面最小距离约为 19 m,厚度 2040 m。1.2有保护层开采的 1204-2 工作面概况北三采区 1204-2 工作面位于北三采区 1206 采空区北侧,北三采区胶带巷西侧,北邻北三采区1202 采空区。该工作面开切眼长约 126
12、 m,开切眼至设计停采线长约 1477 m,大部分位于 1204-1 采空区下开采。12 煤为复合煤层,由 12-1 煤和 12-2煤组成。12-1 煤平均厚 1.50 m,该工作面 12-1 煤大部分已采空;夹矸泥岩,平均厚 1.00 m;12-2 煤平均厚 1.40 m。13 煤平均厚度 2.30 m。该范围煤体结构为原生结构。12-1 煤直接顶板为黑色泥岩,平均厚11.20 m;底板为泥岩,平均厚 1.00 m;12-2 煤底板为细砂岩,平均厚 1.40 m;13 煤底板为粘土岩,平均厚 7.40 m。2无保护层开采的 1208 工作面微震数据分析选用 2018 年 5 月至 2019
13、年 2 月 1208 工作面无保护层开采区域的微震数据进行分析,研究微震事件分布规律,为下文有保护层开采区域的防冲效果分析提供依据。2.1微震事件统计统计时间段内,微震事件共 3717 次,最大能量事件为 1.47e4J,每日平均发生 11.26 次,每日平均能量 44 702 J,在所有微震事件中,位于 102104 J 范围内的微震事件占总事件数的 58%,占比最大。可以看出,无保护层开采的 1208 工作面区域虽然在回采过程中采取了大量的防治措施,但微震事件仍较多,释放能量较大,说明工作面回采区域应力集中程度高、顶板运动活跃 6,见表 1 和图 1。表 1微震数据统计分析图 1微震事件量
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