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微震监测技术在煤矿冲击地压防治应用论文

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微震监测技术在煤矿冲击地压防治应用论文微震监测技术在煤矿冲击地压防治应用论文 微震监测技术在煤矿冲击地压防治中的应用研究 【摘要】常村煤矿21150工作面回采期间冲击地压频繁发生,多次出现工作面冒顶片帮、两巷变形严重、为加强矿井冲击地压的监测预报,常村煤矿引进了SOS微震监测系统。通过对微震事件进行监测发现:微震事件的分布区域随工作面的推进呈现规律性前移的特征,微震事件的发生具有明显的周期性,通常比周期来压早1-2d。 1 微震监测技术 煤岩体在受力破坏过程中会以较低频率震动波的形式由变形能释放而产生震动效应,微震是这种释放过程中的物理效应之一...

微震监测技术在煤矿冲击地压防治应用论文
微震监测技术在煤矿冲击地压防治应用论文 微震监测技术在煤矿冲击地压防治中的应用研究 【摘要】常村煤矿21150工作面回采期间冲击地压频繁发生,多次出现工作面冒顶片帮、两巷变形严重、为加强矿井冲击地压的监测预报,常村煤矿引进了SOS微震监测系统。通过对微震事件进行监测发现:微震事件的分布区域随工作面的推进呈现规律性前移的特征,微震事件的发生具有明显的周期性,通常比周期来压早1-2d。 1 微震监测技术 煤岩体在受力破坏过程中会以较低频率震动波的形式由变形能释放而产生震动效应,微震是这种释放过程中的物理效应之一,是一种伴随有弹性波在周围煤岩体快速释放和传播的动力现象。微震监测技术就是通过在发生微震活动的煤岩体内部布置传感器,探测煤岩体发生微破裂过程中所发出的地震波,确定发生地震波的位置,并探测微震活动性的强弱和频率,通过微震监测获得微破裂分布位置,进而获得矿山冲击地压的微震活动信息,为冲击地压的防治提供依据。 2 微震事件的分布特征 2.1空间分布特征 常村煤矿21150工作面回采期间共监测到微震事件8378次,释放能量7.16×107J,其中工作面前方微震事件6492次,释放能量5.54×107J;工作面后方微震事件1886次,释放能量1.62×107J)。21150工作面微震事件的空间分布特征见图1。21150工作面的微震事件主要分布在工作面前方,占事件总数的77.5%;发生于顶板、煤层和底板的微震事件分别为894、3273、4211次,释放能量分别为7.20×106J 、 2.65×107J、3.79×107J,分布在煤层底板中的微震事件占事件总数的50.26%。工作面微震事件主要集中在工作面前方和煤层底板中,同时释放的能量也最大。 图1 21150工作面微震事件的空间分布特征 2.2能量分布特征 SOS微震监测系统自运行以来监测到的微震事件的最大能量为1.51×106J。微震事件的能量分布情况如图2所示,其中1000-10000 J能量区间的微震事件最多,达3313个;其次是10-100J能量区间的微震事件;大于10000J的微震事件数量随能量值的增大而迅速减少。 图2 微震事件能量分布特征 2.3微震事件与工作面推进的关系 21150工作面回采期间有明显的动力显现,随工作面推进,微震事件的分布区域发生明显变化,呈现规律性前移的特征,微震事件主要集中于工作面前方150 m范围内,发生在工作面下拐头附近的微震事件最多,释放的能量也最大。在冲击地压发生前,微震事件有明显向工作面前方发展的趋势,面前微震事件明显增多。 2.4微震事件与周期来压关系 21150工作面发生的微震事件具有明显的周期性,与工作面基本顶的周期性运动具有一定的对应关系,如图3所示。工作面来压前,煤体应力集聚,受工作面施工影响,易发生大能量微震事件;工作面来压结束后,应力重新分布调整,来压期间未完全释放应力,易产生大能量微震事件。微震事件的高发期,一般比周期来压早1-2d,因此 在实际生产中可根据微震事件的发生规律实现对工作面周期来压的预报。 图3微震事件频次与周期来压关系图 2.5微震事件与组织生产关系 常村煤矿采煤工作面的劳动组织采用“三八”制,即两班生产,一班停采检修。21150工作面在生产和检修期间煤炮事件的发生情况如表1所示。由图4可见,工作面生产期间发生微震事件的数量和释放的能量远大于检修班(8点班和0点班为生产班,4点班为检修班),故生产班发生冲击地压的危险性要高于检修班。 图4微震事件与生产班次分布特征图 3微震事件与冲击地压的关系 微震事件的时-空变化特征包含有冲击地压发生的重要信息,在冲击地压灾害发生前,微震活动会出现明显变化,通过分析 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 灾害发生前的微震活动规律,可对煤岩体的受力破坏大小、范围及冲击危险程度作出判断,进而为冲击地压的防治提供依据。 3.1冲击地压发生前的微震活动特征 常村煤矿4次冲击地压发生前后微震事件的发生频次和释放能量分别如图5、6所示。由图5、6可见,在冲击地压发生前后,微震事件的发生频次和释放的能量变化明显,冲击地压发生前微震频次相对较高,并有明显减小的趋势,而冲击地压发生前的微震事件的能量则处于相对较低水平,煤岩体内部能量积聚的趋势明显;在冲击地压发生后,将会出现小能量微震事件的集中释放,但能量释放率较低,一般 要持续3-5d,但再次发生高能微震事件的概率较低。 图5 微震事件频次分布情况 图6微震事件能量分布情况 3.2微震事件能量与冲击地压关系 根据常村煤矿发生冲击地压的情况,结合微震监测系统的监测数据,发现当微震事件能量E在1.0×104J左右时,井下一般会有明显震感,但不会造成冲击显现;当微震事件能量E大于1.0×105J时,就有可能对巷道底板和两帮造成冲击破坏,并且能量越大,破坏越严重,有破坏煤炮释放的能量均大于1.0×105 J。对于常村煤矿来说,能量小于1.0×104J的微震事件是相对安全的,一般不会造成破坏性的冲击地压,对于冲击危险源的分析应将释放能量大于1.0×105J的高能微震事件作为主要依据。 3.3高冲击危险区域判定 21150工作面回采期间,微震事件主要发生于工作面前方,共监测到5次方大能量微震事件156个,其中发生在距切眼150m内的64个;发生在距切眼150-300m内的58个,即超前工作面300m范围内微震事件为122个,占总数81% ;发生在距切眼300m以外区域的微震事件34个,占总数的19%。故21150回采工作面超前300m范围为重点防冲区域。该区域受采动影响较大,在采动作用下,煤岩体的集中应力迅速增加,在一定范围内形成高应力区,煤岩体破裂活动较为频繁,从而造成微震事件频繁发生。 结论 1)常村煤矿21150工作面微震事件主要集中在工作面煤壁前方150m范围和煤层底板,高能量微震事件主要集中于工作面下拐头50m范围附近。 2)能量小于1.0×105J的微震事件是相对安全的,当微震事件能量超过1.0×105J时,易发生破坏性煤炮事件。冲击地压发生前微震频次相对较高,并有明显减小的趋势,而冲击地压发生前的微震能量则处于相对较低水平,在冲击地压发生后,将会出现小能量微震事件的集中释放。 3)微震事件的分布区域随工作面的推进呈现规律性前移的特征,微震事件的发生具有明显的周期性,通常比周期来压早1-2d;工作面生产期间发生微震事件的数量和释放的能量远大于检修班。 4)应超前工作面150m采取冲击地压防治措施,工作面下端头50 m范围和煤层底板应作为冲击地压重点监测区域,在工作面生产期间要特别加强对冲击地压的监测和管理工作。 作者简介: 任志新(1986-),男,河南义马人,2010年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,现任跃进煤矿防冲监测科主任师。
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