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    龍家堡煤礦411回采期間的沖擊地壓集中動(dòng)載荷監(jiān)測

    2018-11-07 03:35:10何云龍
    中小企業(yè)管理與科技 2018年22期
    關(guān)鍵詞:危險(xiǎn)區(qū)微震沖擊

    何云龍

    (吉林省龍家堡礦業(yè)有限責(zé)任公司,長春 130500)

    1 集中動(dòng)載荷監(jiān)測方法

    能夠?qū)h(yuǎn)場動(dòng)載荷進(jìn)行監(jiān)測的主要監(jiān)測系統(tǒng)大致可以分為微震監(jiān)測系統(tǒng)、地音監(jiān)測系統(tǒng)兩類。微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠得到震動(dòng)位置、能量大小、發(fā)展趨勢等宏觀數(shù)據(jù)。而目前地音監(jiān)測方法由于自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)可以應(yīng)用于工作面及巷道尺度范圍的近場集中動(dòng)載荷監(jiān)測,也取得了顯著的應(yīng)用效果[1]。上述兩種方法目前應(yīng)用最為廣泛,但要真正發(fā)揮其優(yōu)勢,還需要經(jīng)驗(yàn)的積累和專業(yè)知識的增加。

    采用微震監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測大范圍堅(jiān)硬厚巖層斷裂、斷層活化、煤柱失穩(wěn)等所產(chǎn)生的動(dòng)載荷;采用地音監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測小范圍煤巖體破裂所產(chǎn)生的動(dòng)載荷。

    從監(jiān)測范圍來說,微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠獲得區(qū)域大范圍內(nèi)的巖層活動(dòng)的相關(guān)信息,屬于區(qū)域大范圍內(nèi)(礦井或采區(qū))的監(jiān)測手段;而地音監(jiān)測能夠獲得煤巖體微破裂信息,但監(jiān)測范圍小,屬于局部小范圍內(nèi)(工作面、掘進(jìn)面)的監(jiān)測手段。從監(jiān)測事件類型來看,微震監(jiān)測的對象主要是震動(dòng)比較強(qiáng)烈的、震動(dòng)頻率通常小于150Hz的事件,屬于微震(簡稱MS)范疇,一般為大范圍裂隙貫通并產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象;而地音監(jiān)測的對象主要是能量比較弱的,通常為煤巖體在受力過程中,煤巖裂隙擴(kuò)張或產(chǎn)生局部破壞的現(xiàn)象,相比于微震現(xiàn)象,地音監(jiān)測為小范圍內(nèi)煤巖破壞前兆性的監(jiān)測。

    2 微震和地音監(jiān)測方案

    2.1 微震監(jiān)測方案

    微震監(jiān)測法就是采用微震網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測,通過提供震源位置和發(fā)生時(shí)間來確定一個(gè)微震事件及其釋放的能量,進(jìn)而統(tǒng)計(jì)微震活動(dòng)性的強(qiáng)弱和頻率,并結(jié)合微震事件分布的位置判斷潛在的礦山動(dòng)力災(zāi)害活動(dòng)(沖擊地壓)規(guī)律,通過識別礦山動(dòng)力災(zāi)害活動(dòng)規(guī)律(沖擊地壓)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)性評價(jià)和預(yù)警。

    龍家堡煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)的當(dāng)前布置情況如圖1所示。目前共布置15臺(tái)拾震器,其中10臺(tái)分別布置在411和2011工作面兩順槽中,隨工作面推進(jìn)會(huì)適時(shí)調(diào)整位置。另外5臺(tái)分別布置在-770變電所、-880回風(fēng)下山、-880軌道下山、-950軌道下山和-1010運(yùn)輸石門。

    圖1 井田范圍微震監(jiān)測系統(tǒng)布置圖

    通過監(jiān)測地震活動(dòng)帶的活動(dòng)規(guī)律,對沖擊地壓的預(yù)警有很重要的意義。具體監(jiān)測過程應(yīng)對以下內(nèi)容進(jìn)行分析:

    ①進(jìn)行震源定位,劃定微震活動(dòng)帶;

    ②微震活動(dòng)在空間分布上的遷移性;

    ③強(qiáng)大微震活動(dòng)地區(qū)的重復(fù)性和填空性;

    ④微震小事件震中分布面積的變化與大事件震級和位置的關(guān)系;

    ⑤微震序列。

    2.2 地音監(jiān)測方案

    地音監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理就是應(yīng)用監(jiān)測設(shè)備對現(xiàn)場的地音事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,經(jīng)過長期監(jiān)測后,可以在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對下一時(shí)段內(nèi)監(jiān)測區(qū)域危險(xiǎn)等級進(jìn)行預(yù)測,從而實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的危險(xiǎn)性評價(jià)和預(yù)警。

    該監(jiān)測系統(tǒng)包括16個(gè)監(jiān)測探頭。工作面回采期間,411運(yùn)輸、回風(fēng)順槽回采幫各布設(shè)3個(gè)地音監(jiān)測探頭,具體位置如圖2所示。當(dāng)工作面推進(jìn)到距離最近探頭20m的時(shí)候,將最近一組探頭移至最遠(yuǎn)探頭以外50m位置,以此方式循環(huán)移動(dòng)傳感器。

    根據(jù)龍家堡礦目前擁有的監(jiān)測條件和現(xiàn)場實(shí)際情況,選擇微震監(jiān)測、地音監(jiān)測的監(jiān)測手段。

    3 411回采期間沖擊地壓防治方案

    沖擊危險(xiǎn)區(qū)分為靜態(tài)危險(xiǎn)區(qū)和動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)區(qū)。靜態(tài)危險(xiǎn)區(qū)是指通過沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)獲得的危險(xiǎn)區(qū),是一種潛在的危險(xiǎn)區(qū),主要有地質(zhì)、開采條件決定[2],是一種已經(jīng)顯現(xiàn)或?qū)⒁@現(xiàn)的危險(xiǎn)區(qū)。

    圖2 411工作面回采期間地音傳感器布置方案圖

    靜態(tài)危險(xiǎn)區(qū)處理思路:在工作面回采過程中,對沖擊危險(xiǎn)性預(yù)評價(jià)所劃分出的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)卸壓處理,通過改變煤體的物理性質(zhì),降低沖擊傾向指標(biāo),從而達(dá)到消除沖擊危險(xiǎn)的目的。其特點(diǎn)是預(yù)卸壓,主要采用工作面超前兩順槽煤層大直徑鉆孔卸壓、爆破卸壓等常規(guī)防治方法。

    動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)區(qū)處理思路:依據(jù)沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警結(jié)果,根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域不同危險(xiǎn)等級實(shí)施與之對應(yīng)的解危手段,通過改變煤體的物理性質(zhì),促使應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移,從而達(dá)到解除沖擊危險(xiǎn)的目的,其特點(diǎn)是解危。動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)區(qū)主要包括地音監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出的c級以上危險(xiǎn)預(yù)警區(qū)域、煤粉量超標(biāo)或有異常動(dòng)力現(xiàn)象的區(qū)域等。解危手段主要采用大孔徑鉆孔或煤層爆破卸壓手段。

    除了對預(yù)評價(jià)劃分出的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行常規(guī)防治、對監(jiān)測預(yù)警給出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行及時(shí)解危這兩種沖擊地壓防治方法外,回采過程中遇到特殊地質(zhì)環(huán)境或特殊時(shí)期時(shí)需要做局部區(qū)域?qū)m?xiàng)治理方案[3],主要包括:斷層影響區(qū)域,留設(shè)底煤區(qū)域,巷道貫通區(qū)域,頂板來壓時(shí)期及工作面見方時(shí)期。

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