基于應(yīng)力在線監(jiān)測的回采工作面沖擊地壓危險性分析

包鑫陽 馬烽 韓大永

摘 要：為有效防治工作面沖擊地壓災(zāi)害，采用應(yīng)力在線監(jiān)測手段對紅陽三礦1204-2回采工作面進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明，紅陽三礦1204-2工作面發(fā)生沖擊地壓的危險性不大，可以進(jìn)行安全開采；也說明應(yīng)力在線實(shí)時監(jiān)測可以作為一種達(dá)到有效防沖目的的手段，現(xiàn)場應(yīng)用性能良好。

關(guān)鍵詞：應(yīng)力在線；沖擊地壓；危險性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.063

沖擊地壓是復(fù)雜的礦井動力災(zāi)害[1-2]，沈陽焦煤股份有限公司紅陽三礦是典型的沖擊地壓礦井，其開采深度達(dá)到1000m以上，開采中工作面沖擊顯現(xiàn)強(qiáng)烈，為此，該礦井安裝了應(yīng)力在線系統(tǒng)，監(jiān)測工作面開采過程中的實(shí)時應(yīng)力數(shù)據(jù)，據(jù)此推演和判斷其發(fā)生沖擊地壓的可能性，以期為該礦井工作面采掘過程中的沖擊地壓防治提供借鑒。

1 1204-2工作面應(yīng)力在線布置

對1204-2工作面進(jìn)行了應(yīng)力在線布置，如圖1所示。具體方式為：1）回風(fēng)順槽共布置兩段，第一段自工作面前方20m開始，沿回風(fēng)順槽上幫布置測點(diǎn)組，第二段在距回風(fēng)順槽出口520m～560m段沿兩幫布置測點(diǎn)組。每個測點(diǎn)組布置兩個測點(diǎn)，即一個淺孔，一個深孔，孔深分別為8m和14m，組內(nèi)測點(diǎn)間距約1.5m，第一段相鄰兩測點(diǎn)組間距約20m，共計(jì)布置10組，第二段相鄰兩測點(diǎn)距如圖1所示，共布置6組；2）運(yùn)順順槽也布置兩段：第一段，沿兩幫布置，下幫自工作面前方20m、上幫自工作面前方40m分別開始布置測點(diǎn)組；第二段，在距運(yùn)輸順槽出口400m～500m段沿順槽兩幫布置測點(diǎn)組。每個測點(diǎn)組布置兩個測點(diǎn)，即一個淺孔，一個深孔，孔深分別為8m和14m，組內(nèi)測點(diǎn)間距約1.5m。上幫自工作面前200m測點(diǎn)間距約20m，以外40m；下幫測點(diǎn)間距約40m。

2 基于應(yīng)力在線數(shù)據(jù)的沖擊危險性分析

自1204-2工作面生產(chǎn)以來，工作面兩順共布置應(yīng)力在線測點(diǎn)約40組，監(jiān)測數(shù)據(jù)量大，因此結(jié)合回采和測點(diǎn)組布置情況，選取部分測點(diǎn)組進(jìn)行分析。其中回風(fēng)順槽選擇2#、3#、7#、8#、14#、16#測點(diǎn)組；運(yùn)輸順槽下幫選擇2#、3#、7#、8#、12#測點(diǎn)組，上幫（區(qū)段煤柱側(cè)）選擇1#、4#、8#測點(diǎn)組，基本覆蓋工作面兩順已回采地段和當(dāng)前工作面超前影響范圍。測點(diǎn)組具體位置如表1所示。

選取2018年1月1日～3月22日的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖如圖2所示。由于數(shù)據(jù)量巨大，這里僅拿出部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行展示說明。亦由于安裝和其它一些因素，回風(fēng)順槽2#、8-1#、7-1#、16-1#測點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)值或波動較大，數(shù)據(jù)失真，在此不做分析。

圖2給出了工作面回采超前影響范圍內(nèi)應(yīng)力測點(diǎn)隨采動影響的變化，反映了工作面前方煤體應(yīng)力的變化趨勢。例如，回風(fēng)順槽7#、14-1#測點(diǎn)和運(yùn)輸順槽7-1#、8#、12#、4-1#煤柱、8#煤柱測點(diǎn)在工作面推到一定距離時均發(fā)生變化，很好的反映了工作面回采的超前影響范圍；7-2#測點(diǎn)由于人工補(bǔ)壓產(chǎn)生較大波動，但在補(bǔ)壓后波動較?。怀鲜鰷y點(diǎn)外，其余各測點(diǎn)基本無大的波動?？偟膩碚f，各個測點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)測值變化較小，且不超過預(yù)警指標(biāo)，主要原因是監(jiān)測區(qū)域內(nèi)實(shí)施

了大直徑鉆孔卸壓，煤體應(yīng)力集中程度低，沖擊危險程度低。

為了準(zhǔn)確掌握工作面回采超前影響范圍，現(xiàn)對受采動影響顯現(xiàn)明顯的測點(diǎn)進(jìn)行分析，選擇回風(fēng)順槽14-1#測點(diǎn)和運(yùn)順順槽8-1#測點(diǎn)（8#測點(diǎn)組的兩個測點(diǎn)是同步變化，因此選取一個進(jìn)行分析）作為分析對象，各測點(diǎn)監(jiān)測值與推進(jìn)距離的關(guān)系如圖3所示。

由圖3可知，14-1#測點(diǎn)和8-1#測點(diǎn)應(yīng)力值在初始階段均降低，并達(dá)到一定程度后趨于穩(wěn)定。當(dāng)工作面推進(jìn)到距14-1#測點(diǎn)93m和距8-1#測點(diǎn)70m處，兩測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)值開始升高，且升高幅度不大，但能反映超前影響范圍。因此，根據(jù)應(yīng)力在線數(shù)據(jù)分析，建議在工作面回采期間，工作面前方100m（考慮一定的富余量）范圍內(nèi)煤體作為關(guān)鍵區(qū)域，應(yīng)特別加強(qiáng)工作面前100m范圍內(nèi)的沖擊監(jiān)測預(yù)警及防沖措施，保證工作面安全開采。

3 結(jié)論

采用微震監(jiān)測手段，對紅陽三礦1204-2工作面回采期間的實(shí)時應(yīng)力進(jìn)行了分析，總體認(rèn)為本工作面發(fā)生沖擊地壓的危險性和微震程度都不大，可以進(jìn)行安全開采。也說明應(yīng)力在線監(jiān)測手段可以對沖擊地壓的防治工作提供一定的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]潘一山.煤礦沖擊地壓[M].北京：科學(xué)出版社，2018.

作者簡介：包鑫陽（1987-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，兩防辦主任，研究方向：礦山壓力與礦井動力災(zāi)害防治相關(guān)研究。