关键层运动诱发矿震的微震探测初步研究-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
关键层运动诱发矿震的微震探测初步研究
2011-08-01
采用微地震定位监测技术对华丰煤矿关键层运动诱发矿震进行了研究. 根据岩体在三维 空间的破裂成像, 得出: 可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分; 开采6, 4层煤 均引起了主关键层砾岩的破裂, 砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展, 在高度上 先从下部开始; 冲击地压显现地点不一定是矿震震源发生地点; 统计观测的结果表明: 部分砾岩 断裂导致了矿震发生, 大约50%的矿震是由于关键层的破裂引起的, 只有个别矿震导致了冲击 地压显现, 说明了矿震与冲击地压的区别. 展示了冲击地压产生原因的多样性及复杂性, 提出了 应根据不同的产生原因进行冲击地压防治的思路.
    第 31卷 第 3期 煤 炭 学 报 Vol. 31  No. 3 June2006 2006年 6月 JOURNAL OF CH INA COAL SOC IETY   文 章 编 号 : 0253 - 9993 (2006) 03 - 0273 - 05 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 的 微 震 探 测 初 步 研 究 1 , 2 1 3 2 成 云 海 , 姜 福 兴 , 程 久 龙 , 汪 华 君 ( 11华 北 科 技 学 院 资 源 与 环 境 工 程 系 , 北 京 101601; 21北 京 科 技 大 学 土 木 与 工 程 学 院 , 北 京 100083; 31山 东 科 技 大 学 矿 山 灾 害 预 防 控 制 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实 验 室 , 山 东 青 岛 266510) 摘 要 : 采 用 微 地 震 定 位 监 测 技 术 对 华 丰 煤 矿 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 进 行 了 研 究 . 根 据 岩 体 在 三 维 空 间 的 破 裂 成 像 , 得 出 : 可 以 依 据 微 震 破 裂 事 件 的 空 间 分 布 对 关 键 层 进 行 划 分 ; 开 采 6, 4层 煤 均 引 起 了 主 关 键 层 砾 岩 的 破 裂 , 砾 岩 破 裂 位 置 的 发 展 顺 序 在 倾 向 上 逐 渐 向 实 体 煤 扩 展 , 在 高 度 上 先 从 下 部 开 始 ; 冲 击 地 压 显 现 地 点 不 一 定 是 矿 震 震 源 发 生 地 点 ; 统 计 观 测 的 结 果 表 明 : 部 分 砾 岩 断 裂 导 致 了 矿 震 发 生 , 大 约 50%的 矿 震 是 由 于 关 键 层 的 破 裂 引 起 的 , 只 有 个 别 矿 震 导 致 了 冲 击 地 压 显 现 , 说 明 了 矿 震 与 冲 击 地 压 的 区 别 . 展 示 了 冲 击 地 压 产 生 原 因 的 多 样 性 及 复 杂 性 , 提 出 了 应 根 据 不 同 的 产 生 原 因 进 行 冲 击 地 压 防 治 的 思 路 . 关 键 词 : 关 键 层 运 动 ; 矿 震 ; 采 场 ; 微 地 震 ; 冲 击 地 压 显 现 中 图 分 类 号 : TD324  文 献 标 识 码 : A The primary study on m icrose ism ic locating and m on itor ing technology of shock bum p caused by key stratum m ovem ent 1 , 2 1 3 2 CHENG Yun2hai , J IANG Fu2xing , Cheng Jiu2long , WANG Hua2jun ( 11Departm ent of Resource and Environm ental Engineering, N orth China Institute of Science and Technology, B eijing  101601; 21College of Civil and Environm ental Engineering, B eijing University of Science & Technology, B eijing  100083, China; 31Key Laboratory of M ine D isaster Prevention and Con2 trol, Shandong University of Science and Technology, Q ingdao  266510, China) Abstract: Studied the shock bump caused by the key stratum movement in Huafeng Colliery using the m icroseism locating and monitoring technology. Based on the 3D rock cracking imaging, obtained the conclusions: key stratum can be classified according to the special attribution of the m icroseism ic cracking events. The cracking of the prima2 ry key stratum caused by the exploitation of No14 and No16 coal seam s. The cracking sites of conglomerate expand to the entity coal in incline direction and the cracking occurred from the below part in vertical direction. The sites of pressure bump behavior were not always the sites of the shock bump focus. Statistics results of observation indi2 cated that shock bumpswere caused by part of conglomerate rupture, and about 50 percent of shock bump occurred by the reason of the cracking of key stratum s. Few of them induced to pressure bump behavior. So it was revealed that there have differences between shock bump and pressure bump. The results show the reasons variety and com2 plicity of pressure bump behavior and put forwards the method that the prevent and cure ways of the pressure bump alter to different reasons. Key words: key stratum movement; shock bump; m ining field; m icroseism ic; pressure bump behavior   华 丰 煤 矿 采 深 已 超 过 1 000 m, 深 部 4层 煤 具 有 强 烈 冲 击 倾 向 . 表 土 层 以 下 是 厚 度 大 于 500 m的 砾 岩 收 稿 日 期 : 2005 - 11 - 22     基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 国 际 合 作 项 目 (50320120001) ; 教 育 部 骨 干 教 师 基 金 资 助 项 目 作 者 简 介 : 成 云 海 (1970 - ) , 男 , 山 东 新 泰 人 , 博 士 后 . E - mail: chengyunhai2005@1261com 2 74 2006年 第 31卷 煤 炭 学 报 层 , 采 后 不 易 垮 落 下 沉 , 一 旦 它 们 破 断 垮 落 , 不 仅 会 造 成 采 场 强 烈 的 矿 压 显 现 , 而 且 其 上 覆 岩 层 直 至 地 表 [ 1 ] . 还 会 随 之 同 步 垮 落 下 沉 2004年 , 华 丰 煤 矿 在 开 采 1409工 作 面 时 , 为 防 止 冲 击 地 压 的 发 生 , 采 取 了 放 顶 煤 开 采 工 艺 和 提 前 开 采 保 护 层 (6层 煤 ) 措 施 . 由 于 以 往 矿 山 压 力 学 科 的 研 究 仅 仅 局 限 于 对 靠 近 工 作 面 的 下 部 岩 体 活 动 规 律 的 认 识 , 显 然 , 对 华 丰 煤 矿 关 键 层 (尤 其 主 关 键 层 ) 进 行 三 维 运 动 状 态 监 测 , 研 究 其 [ 1 ] . 导 致 的 矿 压 显 现 , 将 扩 大 对 上 覆 岩 层 空 间 运 动 范 围 的 认 识 , 对 认 知 冲 击 地 压 的 发 生 原 因 具 有 重 要 意 义 微 震 是 岩 石 材 料 变 形 、 裂 纹 开 裂 及 扩 展 过 程 的 伴 生 现 象 , 微 震 监 测 (简 称 MS) 能 够 对 破 裂 进 行 4D 时 空 记 录 , 根 据 微 震 事 件 波 形 、 频 度 、 空 间 位 置 、 能 量 等 , 结 合 现 场 岩 体 破 裂 状 况 分 析 岩 层 运 动 规 律 , 对 [ 2~ 7 ] . 因 此 , 利 用 微 震 监 测 技 术 , 对 华 丰 煤 矿 开 采 具 有 冲 击 倾 向 的 1409工 作 面 进 行 灾 害 进 行 预 测 、 预 报 [ 8, 9 ] . 的 三 维 岩 体 破 裂 定 位 监 测 , 能 够 揭 示 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 的 机 理 1   微 震 监 测 系 统 的 布 置 微 震 监 测 区 域 包 括 6层 煤 对 采 的 4个 工 作 面 (1609东 工 作 面 、 1609中 工 作 面 、 1610东 工 作 面 和 1610 中 工 作 面 ) 以 及 1个 4层 煤 1409工 作 面 . 1409工 作 面 在 4个 6层 煤 工 作 面 上 方 , 对 采 的 4个 6层 煤 工 作 面 已 经 有 3面 采 空 . 设 4个 顶 板 监 测 钻 孔 , 钻 孔 深 度 80~ 100 m, 每 孔 等 距 (30 m) 放 置 3个 检 波 器 ; 设 3 串 巷 道 检 波 器 , 每 串 等 距 离 (30~ 50 m) 放 置 3个 检 波 器 . 监 测 目 的 之 一 是 通 过 观 测 采 动 导 致 的 三 维 岩 体 破 裂 定 位 监 测 , 揭 示 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 的 机 理 (文 献 [ 3 ] 根 据 澳 大 利 亚 的 微 震 观 测 成 果 , 描 述 了 微 震 事 件 数 量 与 关 键 层 的 对 应 关 系 ). 2 微 震 定 位 结 果 揭 示 的 开 采 6, 4层 煤 时 的 顶 板 关 键 层 划 分 2 11微 震 破 裂 定 位 结 果 揭 示 的 开 采 6层 煤 时 的 顶 板 关 键 层 划 分 根 据 6层 煤 单 独 开 采 时 的 微 震 监 测 结 果 , 6层 煤 开 采 后 顶 板 的 关 键 层 分 为 3组 , 见 表 1. 工 作 面 煤 壁 后 方 采 空 区 50 m范 围 内 的 微 震 或 成 像 如 图 1所 示 . 表 1微 震 事 件 确 定 的 开 采 6层 煤 后 顶 板 的 关 键 层 Table 1  The roof key stratum of exploiting No16 coal seam determ ined by the m icroseism ic even ts 距 6层 煤 顶 厚 度 关 键 层 岩 性 板 距 离 /m /m 1 2 3 4 47~ 68 86~ 92 140~ 157 > 260 细 砂 岩 +中 砂 岩 中 砂 岩 912 + 917 图 1Y = 5 051~ 5 100区 域 内 微 震 事 件 倾 向 成 像 Fig11The incline m icroseism ic events imaging of the extent from 5 051 to 5 100 in Y axis 613 细 砂 岩 +中 砂 岩 砾 岩 7165 + 9155 取 决 于 分 层 情 况 ◆ 代 表 一 个 微 震 破 裂 事 件 , 下 同   由 图 1可 知 , 岩 层 破 裂 具 有 以 下 特 点 : 大 部 分 破 裂 点 在 顶 板 中 , 破 裂 集 中 区 有 3组 : 第 1组 集 中 区 在 6 层 煤 上 方 47~ 68 m, 该 范 围 内 存 在 两 层 较 为 坚 硬 的 岩 层 , 即 912 m的 细 砂 岩 和 f = 5的 917 m的 中 砂 岩 , 因 此 导 致 了 第 1组 破 裂 群 发 ; 第 2组 破 裂 集 中 区 在 6层 煤 上 方 86~ 92 m, 该 范 围 内 有 1层 厚 613 m (f = 5) 的 中 砂 岩 ; 第 3组 破 裂 集 中 区 在 6层 煤 上 方 140~ 157 m, 该 范 围 内 有 两 层 坚 硬 岩 层 , 即 7165 m的 细 砂 岩 和 9155 m ( f = 5) 厚 的 中 砂 岩 . 由 此 可 见 , 6层 煤 采 空 区 内 , 波 及 到 3个 层 位 的 关 键 层 破 裂 , 最 大 破 裂 层 位 可 达 157 m. 地 震 波 的 特 性 决 定 了 较 远 的 信 号 更 能 反 映 远 处 关 键 层 的 破 裂 信 息 (小 范 围 的 干 扰 少 ). 因 此 认 为 , 单 独 开 采 6层 煤 时 , 除 了 引 起 3组 关 键 层 的 破 裂 , 底 部 砾 岩 也 有 少 量 的 断 裂 发 生 . 后 续 观 测 表 明 , 单 独 开 采 6层 煤 时 , 也 引 起 了 主 关 键 层 砾 岩 的 破 裂 . 由 于 该 区 域 6层 煤 埋 深 为 1 000 m左 右 , 垮 落 的 岩 石 在 高 地 压 下 被 压 实 (碎 胀 系 数 变 小 ) , 以 至 引 起 砾 岩 断 裂 , 甚 至 会 导 致 地 表 下 沉 . 第 3期 成 云 海 等 : 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 的 微 震 探 测 初 步 研 究 275 2 12微 震 定 位 结 果 揭 示 的 开 采 4层 煤 时 的 顶 板 关 键 层 划 分 2为 位 于 1409工 作 面 后 方 的 采 空 区 内 , 采 用 的 定 位 数 据 是 2005 - 01 - 20— 24和 2005 - 03 - 03— 3的 数 据 , 期 间 1409工 作 面 沿 走 向 从 Y = 4 830推 进 到 Y = 4 900, 此 位 置 为 厚 50 m的 切 面 内 岩 层 破 裂 状 图 1 况 的 成 像 特 点 是 破 裂 分 为 3个 特 征 组 : 第 1组 为 直 接 顶 和 部 分 老 顶 ; 第 2组 为 位 于 约 50 m处 的 中 细 砂 岩 组 ; 第 3组 为 位 于 95~ 112 m处 的 中 细 砂 岩 组 . 根 据 微 震 观 测 的 结 果 ,在 保 护 区 域 内 开 采 4层 煤 工 作 面 后 ,岩 层 的 运 动 分 为 4组 关 键 层 ,见 表 2. 观 测 结 果 表 明 , 开 采 4层 煤 引 起 了 砾 岩 运 动 , 对 矿 震 和 冲 击 地 压 显 现 起 到 了 重 要 作 用 . 而 前 3组 关 键 层 的 运 动 则 直 接 影 响 到 工 作 面 的 矿 压 显 现 和 微 震 发 生 的 频 率 . 表 2微 震 事 件 确 定 的 开 采 4层 煤 后 顶 板 的 关 键 层 Table 2  The roof key stratum of exploiting No14 coal seam located by the m icroseism ic events 距 4层 煤 顶 厚 度 关 键 层 岩 性 板 距 离 /m /m 1 2 3 4 40~ 50 95~ 112 130~ 150 > 220 中 砂 岩 613 中 砂 岩 +细 砂 岩 中 砂 岩 9155 + 7165 20 图 2Y = 4 850~ 4 900区 域 内 微 震 事 件 倾 向 成 像 Fig12The incline m icroseism ic events imaging of the extent from 4 850 to 4 900 in Y axis 砾 岩 取 决 于 分 层 情 况 3   主 关 键 层 砾 岩 破 裂 导 致 冲 击 地 压 发 生 的 微 震 定 位 监 测 3 11开 采 4层 煤 时 砾 岩 破 裂 的 微 震 定 位 监 测 1) 砾 岩 破 裂 的 波 形 记 录 2005 - 01 - 23 T 21: 15, 记 录 了 一 次 018 ( 级 冲 击 地 压 , 井 下 施 工 人 员 在 1409上 平 巷 24号 导 线 点 以 东 5 m 处 观 测 到 煤 层 突 出 , 此 处 应 是 冲 击 地 压 显 现 位 置 . 该 事 件 的 波 形 特 征 图 略 , 图 3 给 出 了 该 次 冲 击 地 压 的 微 震 监 测 定 位 的 倾 向 位 置 . 2) 事 件 定 位 的 成 像 分 析 计 算 微 震 到 达 检 波 器 的 时 间 数 据 取 d = [A (64128) ; ( 58103 ) ; ( 71111 ) ; ( 36141 ) ; (39182) ] , 则 震 源 定 位 坐 标 为 (3 51015, 4 78218, - 71718). 震 源 ( 1 A 3 G 1 F 3 C 3 定 位 在 1409工 作 面 实 体 煤 侧 的 顶 板 中 , 距 离 4层 煤 顶 板 为 223 m, 该 处 层 位 在 砾 岩 中 , 表 明 砾 岩 破 裂 诱 发 了 冲 击 地 压 . 分 析 : ① 全 部 事 件 中 只 有 破 裂 点 在 砾 岩 中 的 微 震 事 件 诱 发 了 冲 击 地 压 发 生 , 说 明 正 是 由 于 砾 岩 断 裂 的 能 量 巨 大 , 冲 击 性 强 , 才 引 起 了 冲 击 地 压 的 发 生 . 该 结 果 首 次 监 图 3微 震 事 件 定 位 的 倾 向 剖 面 Fig13The incline section map located by m icroseism ic events 测 得 到 了 华 丰 煤 矿 砾 岩 运 动 能 够 导 致 冲 击 地 压 ; ② 冲 击 矿 压 显 现 明 显 的 地 点 , 不 一 定 是 震 源 发 生 地 点 , 根 据 强 度 理 论 的 矿 体 - 围 岩 系 统 的 极 限 平 衡 , 导 致 围 岩 破 坏 的 不 仅 仅 是 应 力 的 大 小 , 而 是 它 与 岩 体 强 度 的 比 值 . 由 于 煤 柱 附 近 煤 体 的 强 度 最 低 , 当 受 到 外 界 扰 动 时 冲 击 地 压 易 在 此 处 显 现 . 本 次 显 现 地 点 的 煤 柱 小 于 8 m, 由 于 此 处 煤 柱 经 历 了 弹 性 变 形 、 塑 性 变 形 , 支 护 效 果 减 弱 , 力 源 的 冲 击 使 其 失 稳 破 坏 . 而 煤 柱 大 的 地 方 存 在 弹 性 区 (进 行 卸 压 爆 破 钻 孔 时 , 自 煤 帮 向 里 015 m即 是 硬 煤 , 表 明 已 到 弹 性 区 域 ) , 在 力 源 的 冲 击 下 , 还 能 积 聚 能 量 , 吸 收 能 量 , 支 护 约 束 力 强 , 故 不 是 冲 击 地 压 显 现 明 显 的 地 点 ; ③ 2005 - 02 - 07 T 17: 32: 36A26记 录 了 一 次 矿 震 事 件 , 分 析 认 为 是 由 4, 6层 煤 采 动 的 共 同 作 用 引 起 的 (矿 震 定 位 的 平 面 、 走 向 及 倾 向 成 像 图 略 ) , 发 生 的 平 面 位 置 在 1409工 作 面 的 采 空 区 内 上 方 岩 层 中 , 断 裂 部 位 在 砾 岩 底 板 向 上 4 9186 m. 本 例 又 一 次 证 明 了 采 动 4, 6层 煤 可 引 起 主 关 键 层 断 裂 , 由 此 引 起 了 矿 震 发 生 . 2 76 2006年 第 31卷 煤 炭 学 报 3 12开 采 6层 煤 砾 岩 破 裂 情 况 的 微 震 定 位 监 测 2005 - 01 - 21 T 23: 18: 27A58和 2005 - 01 - 24T23: 42: 21A48发 生 的 两 个 微 震 事 件 均 为 砾 岩 破 裂 事 件 , 定 位 坐 标 为 (3 29312, 5 51014, - 45411) , (3 30312, 5 55211, - 56918). 根 据 事 件 发 生 的 时 间 顺 序 及 位 置 可 知 , 砾 岩 自 下 部 断 裂 , 随 后 断 裂 部 位 向 上 发 展 . 但 两 次 砾 岩 的 断 裂 未 诱 发 矿 震 . 开 采 4, 6层 煤 均 引 起 了 主 关 键 层 砾 岩 的 破 裂 , 砾 岩 破 裂 位 置 的 发 展 在 倾 向 上 逐 渐 向 实 体 煤 扩 展 , 在 高 度 上 先 从 下 部 开 始 . 3 13关 键 层 破 裂 诱 发 的 矿 震 数 量 统 计 及 分 析 3为 2005年 1— 2月 微 震 仪 记 录 的 矿 震 定 位 结 果 . 根 据 计 算 机 处 理 的 矿 震 三 维 定 位 坐 标 和 工 作 面 实 际 柱 状 图 , 可 以 作 出 矿 震 定 位 结 果 的 成 像 图 , 从 而 得 知 震 中 所 处 的 层 位 . 表   统 计 结 果 表 明 , 只 有 个 别 矿 震 导 致 了 冲 击 显 现 , 说 明 了 矿 震 与 冲 击 地 压 的 区 别 : 冲 击 地 压 是 矿 震 , 但 矿 震 不 一 定 导 致 冲 击 地 压 显 现 ; 大 约 50%的 矿 震 是 由 关 键 层 的 破 裂 引 起 的 , 说 明 了 华 丰 煤 矿 矿 震 的 发 生 , 关 键 层 的 运 动 起 着 重 要 作 用 , 但 矿 震 的 发 生 不 全 是 由 于 主 关 键 层 砾 岩 运 动 引 起 的 , 亚 关 键 层 的 运 动 也 可 以 [ 10, 11 ] . 诱 发 矿 震 . 而 非 关 键 层 的 运 动 也 可 诱 发 矿 震 , 所 以 , 华 丰 煤 矿 冲 击 地 压 的 产 生 具 有 复 杂 性 、 多 样 性 4 采 动 引 起 的 主 关 键 层 (砾 岩 ) 断 裂 分 析 及 卸 压 效 果 评 价 随 着 采 空 区 面 积 的 加 大 , 巨 厚 砾 岩 易 形 成 板 状 悬 顶 , 砾 岩 层 原 来 的 应 力 状 态 发 生 改 变 , 使 开 采 煤 体 的 应 力 水 平 增 加 . 当 板 状 砾 岩 层 悬 露 面 积 达 到 一 定 程 度 后 发 生 周 期 性 断 裂 下 沉 . 砾 岩 层 对 下 部 岩 体 的 突 然 加 载 , 将 为 冲 击 地 压 的 发 生 创 造 必 要 的 应 力 条 件 . 因 此 , 研 究 砾 岩 运 动 是 研 究 关 键 层 运 动 的 重 要 组 成 部 分 . 4 11开 采 6层 煤 导 致 的 主 关 键 层 (砾 岩 ) 断 裂 预 计 层 煤 的 开 采 厚 度 为 111 m, 距 砾 岩 达 200 m 以 上 . 6层 煤 开 采 后 , 砾 岩 受 采 动 影 响 的 结 果 可 能 有 6 3 种 情 况 : ① 6层 煤 的 开 采 造 成 砾 岩 全 厚 度 断 裂 ; ② 砾 岩 的 部 分 断 裂 , 断 裂 线 不 会 贯 通 整 个 砾 岩 岩 层 , 仅 有 砾 岩 的 下 位 岩 层 发 生 断 裂 ; ③ 砾 岩 没 有 形 成 断 裂 , 仅 有 小 程 度 的 弯 曲 . 4 12开 采 4层 煤 导 致 的 主 关 键 层 (砾 岩 ) 断 裂 预 计 在 开 采 6层 煤 后 , 开 采 4层 煤 时 砾 岩 的 运 动 方 式 可 能 有 3种 结 果 . ① 既 定 结 构 下 的 运 动 . 该 种 情 况 是 在 开 采 6层 煤 时 , 砾 岩 岩 层 已 经 全 部 断 裂 . 在 这 种 情 况 下 , 4层 煤 的 开 采 受 砾 岩 运 动 影 响 较 小 , 发 生 冲 击 地 压 的 几 率 较 小 . 即 使 发 生 冲 击 地 压 , 其 程 度 也 受 到 削 减 . 其 原 因 是 , 在 开 采 4层 煤 时 , 砾 岩 及 其 他 上 覆 岩 层 的 活 动 剧 烈 程 度 较 小 , 所 形 成 的 冲 击 地 压 很 小 . ② 既 定 结 构 下 的 再 断 裂 . 该 种 情 况 是 6层 煤 的 开 采 使 得 砾 岩 岩 层 仅 有 其 下 部 岩 层 断 裂 , 上 位 岩 层 只 有 弯 曲 变 形 . 当 开 采 4层 煤 时 , 弯 曲 的 上 位 砾 岩 发 生 断 裂 或 者 已 经 断 裂 的 砾 岩 再 次 断 裂 . 在 这 种 情 况 下 , 砾 岩 断 裂 对 于 冲 击 地 压 的 影 响 不 是 很 大 . ③ 砾 岩 发 生 第 3期 成 云 海 等 : 关 键 层 运 动 诱 发 矿 震 的 微 震 探 测 初 步 研 究 277 断 裂 . 开 采 6层 煤 时 砾 岩 只 发 生 弯 曲 . 当 开 采 4层 煤 时 , 砾 岩 发 生 断 裂 . 这 种 情 况 下 , 砾 岩 活 动 带 来 的 压 力 影 响 非 常 明 显 : 当 工 作 面 大 面 积 来 压 时 , 回 采 巷 道 发 生 大 变 形 , 在 其 它 条 件 具 备 时 将 可 能 发 生 冲 击 地 压 , 威 胁 安 全 生 产 . 4 13基 于 微 震 定 位 分 析 的 卸 压 效 果 评 价 微 震 监 测 时 段 为 2005年 1— 2月 , 期 间 1409工 作 面 推 进 220 m, 记 录 了 近 1万 个 微 震 事 件 , 定 位 的 结 果 表 明 , 在 开 采 6, 4层 煤 时 , 均 引 起 了 主 关 键 层 (砾 岩 ) 破 裂 , 位 置 在 砾 岩 的 下 部 , 没 有 导 致 全 厚 度 的 破 裂 . 在 开 采 4层 煤 工 作 面 时 , 主 关 键 层 砾 岩 在 其 下 部 发 生 了 既 定 结 构 下 的 再 断 裂 . 表 明 了 开 采 保 护 层 的 意 义 , 即 在 卸 压 保 护 带 的 范 围 内 , 冲 击 地 压 发 生 的 可 能 性 将 大 大 降 低 . 另 外 , 开 采 4层 煤 工 作 面 时 , 砾 岩 断 裂 的 位 置 比 开 采 6层 煤 时 又 向 下 方 实 体 煤 移 动 , 表 明 了 砾 岩 断 裂 是 在 原 断 裂 的 基 础 上 , 向 深 部 实 体 煤 继 续 发 展 , 高 应 力 集 中 区 向 深 部 转 移 . 5   结 论 根 据 微 震 破 裂 事 件 的 空 间 分 布 可 以 对 关 键 层 进 行 划 分 . 开 采 6, 4层 煤 均 引 起 了 主 关 键 层 砾 岩 的 破 裂 , 砾 岩 破 裂 位 置 的 发 展 顺 序 在 倾 向 上 逐 渐 向 实 体 煤 扩 展 , 在 高 度 上 先 从 下 部 开 始 . 冲 击 地 压 显 现 地 点 , 不 一 定 是 矿 震 震 源 发 生 地 点 . 统 计 观 测 的 结 果 表 明 , 部 分 砾 岩 断 裂 导 致 了 矿 震 发 生 , 大 约 50%的 矿 震 是 由 于 关 键 层 的 破 裂 引 起 的 , 只 有 个 别 矿 震 导 致 了 冲 击 地 压 显 现 , 说 明 了 矿 震 与 冲 击 地 压 的 区 别 . 展 示 了 冲 击 地 压 产 生 原 因 的 多 样 性 , 提 出 应 根 据 不 同 的 产 生 原 因 进 行 防 治 冲 击 地 压 的 基 本 思 路 . 通 过 微 震 监 测 , 对 冲 击 地 压 进 行 动 态 预 测 预 报 . 在 施 工 时 , 对 圈 定 的 冲 击 危 险 区 域 提 前 进 行 煤 层 注 水 、 卸 压 爆 破 措 施 , 实 现 安 全 开 采 .   本 科 研 项 目 得 到 了 澳 大 利 亚 联 邦 科 学 与 工 业 研 究 院 (CSIRO) Luo Xun博 士 、 山 东 新 汶 矿 业 集 团 公 司 毛 仲 玉 研 究 员 、 冀 贞 文 , 华 丰 煤 矿 徐 方 军 、 张 宗 文 , 北 京 科 技 大 学 李 会 义 硕 士 等 的 指 导 和 帮 助 , 在 此 表 示 衷 心 感 谢 ! 参 考 文 献 : [ [ [ [ 1 ] 钱 鸣 高 , 缪 协 兴 , 许 家 林 , 等 . 岩 层 控 制 的 关 键 层 理 论 [M ]. 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 , 2000. 17~ 28. 2 ] 窦 林 名 , 何 学 秋 . 冲 击 矿 压 防 治 理 论 与 技 术 [M ]. 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 , 2001. 170~ 176. 3 ] 姜 福 兴 , Luo Xun. 微 震 监 测 技 术 在 矿 井 岩 层 破 裂 监 测 中 的 应 用 [ J ]. 岩 土 工 程 学 报 , 2002, 24 (2) : 147~ 149. 4 ] Slawom ir Jerzy Gibowicz, Andrzej Kijko. 矿 山 地 震 学 引 论 [M ]. 修 济 刚 , 徐 平 , 杨 心 平 , 译 . 北 京 : 地 震 出 版 社 , 1 998. 298~ 321. 5 ] Luo X, Hatherly P, Gladwin M. Application of m icroseism ic monitoring to long wall geomechanics and safety [A ]. Proc. 7th Conf. Ground Control in M ining [ C ]. Morgantown, USA, 1998. 72~ 78. [ [ 1 6 ] Luo X, Hatherly P. Understanding of high gas em issions at App in Colliery through m icroseism ic monitoring [A ]. Proc. Int. M ining Tech. ’98 Symp [ C ]. Chongqing, China, 1998. 74~ 79. [ [ [ 7 ] 姜 福 兴 , 杨 淑 华 , Luo Xun. 微 地 震 监 测 揭 示 的 采 场 围 岩 空 间 破 裂 形 态 [ J ]. 煤 炭 学 报 , 2003, 28 (4) : 357~ 360. 8 ] 唐 春 安 . 岩 石 破 坏 过 程 中 的 灾 变 [M ]. 北 京 : 煤 炭 工 业 出 版 社 , 1993. 70~ 86. 9 ] 谭 云 亮 , 李 芳 成 , 周 辉 , 等 . 冲 击 地 压 声 发 射 前 兆 模 式 初 步 研 究 [ J ]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2000, 19 (4) : 425 ~ 428. 10 ] 齐 庆 新 , 陈 尚 本 , 王 怀 新 , 等 . 冲 击 地 压 、 岩 爆 、 矿 震 的 关 系 及 其 数 值 模 拟 研 究 [J ]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2003, 2 (11) : 1 852~ 1 858. 11 ] 潘 一 山 , 李 忠 华 , 章 梦 涛 . 我 国 冲 击 地 压 分 布 、 类 型 、 机 理 及 防 治 研 究 [ J ]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2003, 22 11) : 1 844~ 1 851. [ [ 2 (
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号