趙各莊礦3137工作面沖擊地壓監(jiān)測方法研究

孫文錦 王桂洋

摘 要:趙各莊礦3137工作面屬于深部孤島工作面,地應(yīng)力集中,存在較大沖擊地壓危險性。本文采用鉆屑法和電磁輻射法進(jìn)行沖擊地壓監(jiān)測,為本區(qū)域沖擊地壓的防治提供了保障。根據(jù)對3137工作面沖擊地壓監(jiān)測方法的研究與應(yīng)用,對下一步高復(fù)雜應(yīng)力條件下煤層開采具有一定的指導(dǎo)意義,同時,對于具有類似條件下的煤層開采,具有相應(yīng)的借鑒作用。

關(guān)鍵詞:深部沖擊地壓監(jiān)測鉆屑法電磁輻射法

中圖分類號:TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0045-01

趙各莊煤礦3137工作面位于13水平西翼1石門12煤層,平均埋深1137m;煤厚9.7m;煤層傾角9°～32°,平均20°;煤巖層裂隙發(fā)育,面內(nèi)小構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜;屬深部孤島工作面。西至13西1石門上山,上山以西為3137西面于2003年至2009年回采完畢,東至東Ⅲ斷層煤柱線。

1沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)

沖擊地壓現(xiàn)場監(jiān)測采用鉆屑法和電磁輻射方法進(jìn)行。依據(jù)3137工作面區(qū)域情況和趙各莊礦開采歷史長的現(xiàn)實,采用鉆屑法、電磁輻射為主,應(yīng)力變化方法為輔的主次監(jiān)測方法,同時利用礦山地震災(zāi)害速報系統(tǒng)進(jìn)行趨勢預(yù)測[1]。

1.1 鉆屑法監(jiān)測

(1)監(jiān)測方法。

對3137工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷采面?zhèn)认飵秃凸ぷ髅婷罕谶M(jìn)行鉆孔煤粉量監(jiān)測[2],根據(jù)煤粉量大小判斷其危險性,同時依據(jù)鉆孔鉆進(jìn)過程的卡鉆、吸鉆等微沖擊現(xiàn)象,進(jìn)行沖擊危險判定。在監(jiān)測范圍內(nèi)每隔5m布置一個點(diǎn)進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測,監(jiān)測巷道的內(nèi)幫或者兩幫的煤粉量大小。監(jiān)測孔布置:鉆孔直徑42mm,孔深8m,間距5m,孔距底板1.2m左右,單排布置,鉆孔方向為水平垂直巷幫,實施監(jiān)測時按照由外向里的原則監(jiān)測,確認(rèn)無沖擊危險后方可向里進(jìn)一步實施。

(2)監(jiān)測內(nèi)容。

主要監(jiān)測每米鉆孔鉆屑量,單位升或公斤,另外還需記錄卡鉆、孔內(nèi)沖擊等情況。

(3)臨界指標(biāo)。

鉆屑量監(jiān)測臨界值如表1所示,4m以內(nèi)包括4m為3.0kg/m,大于4m為4.0kg/m。

打眼過程中出現(xiàn)的鉆桿跳動、卡鉆、劈裂聲和鉆孔內(nèi)微沖擊等動力現(xiàn)象時,視為有動力現(xiàn)象危險。

根據(jù)以往12煤層鉆屑法指標(biāo)確定煤粉量臨界指標(biāo),如果監(jiān)測鉆具參數(shù)發(fā)生變化時必須重新確定臨界指標(biāo)(動力顯現(xiàn)區(qū)域測定)。當(dāng)監(jiān)測到的煤粉量超過上述臨界指標(biāo)時,應(yīng)認(rèn)為煤體處于臨界危險狀態(tài),必須立即采取解危措施。

1.2 便攜式電磁輻射監(jiān)測

(1)監(jiān)測方法。

通過近幾年的研發(fā),地球物理探測技術(shù)在動壓危險性預(yù)測方面具有整體可靠性特點(diǎn),其監(jiān)測的范圍比鉆屑法擴(kuò)大,可以深入到煤層20m范圍,可靠性明顯提高。在監(jiān)測范圍內(nèi)每隔10m布置一站進(jìn)行便攜式電磁輻射監(jiān)測,每個測站監(jiān)測巷道兩幫、底板、頂板(在卸壓巷區(qū)域不監(jiān)測頂板)等多個測點(diǎn)。采用KBD5礦用本安型電磁輻射儀進(jìn)行監(jiān)測,每班監(jiān)測一次,每個點(diǎn)測量時間為2min。實施便攜式電磁輻射監(jiān)測時按照由外向里的原則順序監(jiān)測,確認(rèn)無沖擊危險后方可向里進(jìn)一步實施;每個班要對能夠監(jiān)測的最里側(cè)的測站向外的所有測站進(jìn)行監(jiān)測。

(2)監(jiān)測指標(biāo)。

監(jiān)測指標(biāo)包括:臨界值法預(yù)報和動態(tài)趨勢法預(yù)報。

臨界值法預(yù)報:電磁輻射預(yù)報指標(biāo)有幅值平均值、幅值最大值、脈沖數(shù),首先分別標(biāo)定三個預(yù)報參數(shù)的平均值,取平均值的1.3倍作為預(yù)警臨界值。當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度或脈沖數(shù)超過設(shè)定的預(yù)警臨界值時,判定為存在沖擊危險。

動態(tài)趨勢法預(yù)報:通過分析相同地點(diǎn)不同時間電磁輻射值的變化趨勢和不同地點(diǎn)相同時間電磁輻射值的變化趨勢進(jìn)行危險預(yù)報。

當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度或脈沖數(shù)隨時間呈現(xiàn)增長趨勢時,或當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度或脈沖數(shù)先期隨時間呈增長趨勢,而后突然降低,之后又呈增長趨勢時判定為存在沖擊危險。

每天監(jiān)測完升井后,及時處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并打印曲線,并根據(jù)預(yù)報指標(biāo)進(jìn)行沖擊危險預(yù)報,發(fā)現(xiàn)問題及時反映給有關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)。

2結(jié)語

(1)通過對3137工作面開采環(huán)境的分析,包括區(qū)域地應(yīng)力分析和局部開采邊界應(yīng)力分析,為沖擊地壓監(jiān)測方法的選擇提供重要依據(jù)。

(2)根據(jù)3137工作面的賦存條件,在類比國內(nèi)外沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)上,確定3137工作面沖擊地壓監(jiān)測方法為鉆屑法和電磁輻射法。

(3)鉆屑法監(jiān)測需要確定監(jiān)測方法、監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測指標(biāo)等參數(shù)。電磁輻射法需要確定其監(jiān)測方法和監(jiān)測指標(biāo)等參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘立友,張立俊,劉先貴．沖擊地壓預(yù)測與防治實用技術(shù)[M]．徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2006:25～34．

[2] 竇林名,何學(xué)秋．沖擊地壓預(yù)防治理論與技術(shù)[M]．徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001:19～46．