張小樓煤礦1.5Mta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,張小樓,煤礦,mta,設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 專 題 部 分 張小樓礦微震規(guī)律與沖擊礦壓關(guān)系研究 劉建剛 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇徐州，221116 摘要：張小樓礦95206工作面自開(kāi)始回采到止采一直進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有連貫性，便于進(jìn)行分析研究。易于得出相應(yīng)的礦震活動(dòng)規(guī)律。95206工作面在回采過(guò)程中會(huì)遇到兩個(gè)斷層及上層煤的兩個(gè)停采線，通過(guò)對(duì)微震規(guī)律活動(dòng)分析我們可以了解斷層及上層煤的停采煤柱對(duì)95206工作面礦壓顯現(xiàn)的影響。通過(guò)對(duì)95206工作面回采過(guò)程中沖擊礦壓危險(xiǎn)性分析，我們可以及時(shí)預(yù)測(cè)沖擊礦壓發(fā)生的區(qū)域，并提前采區(qū)防護(hù)措施。 關(guān)鍵詞：沖擊礦壓，關(guān)鍵層，微震規(guī)律，危險(xiǎn)性，回采過(guò)程 Abstract：95206 workface of Zhangxiaolou mine since the beginning of the recovery to stop mining has been conducting monitored and the surveillance data are coherence, In order to facilitate the analysis and study. It is easy to draw the corresponding mine earthquake activity patterns. 95206 face encounter two faults and two of the upper coal Stop Line in the recovery process .by the analysis of microseismic law activities, we can understand the Influence of the fault and stop mining column of the upper coal on 95206 face mine pressure appearance. By the rockburst risk analysis in the recovery process of 95206 mining face, we can predict the region of rockburst occurred in a timely manner, and take protective measures in advance. Keywords: rockburst, key stratum, the microseismic law, risk, recovery process 1 前言 1.1 沖擊礦壓簡(jiǎn)介 1.1.1 沖擊礦壓概念 沖擊礦壓屬于礦山動(dòng)力現(xiàn)象，是礦山壓力的一種特殊顯現(xiàn)形式。 沖擊礦壓可以定義為礦山井巷或采場(chǎng)周圍礦體和圍巖由于變形能的釋放而產(chǎn)生的以突變、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的說(shuō)，沖擊礦壓就是煤（巖）的突然破壞現(xiàn)象。 沖擊礦壓是礦山開(kāi)采中發(fā)生的煤（巖）動(dòng)力現(xiàn)象之一，這種動(dòng)力災(zāi)害通常是在煤（巖）力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，聚積在煤（巖）體中的彈性能量以突然、急劇、猛烈的形式釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，造成煤（巖）體振動(dòng)和破壞，動(dòng)力將煤（巖）拋向井巷，同時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈聲響，造成支架與設(shè)備、井巷的破壞以及人員的傷亡等。沖擊礦壓還可能引發(fā)其他礦井災(zāi)害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，干擾通風(fēng)系統(tǒng)，強(qiáng)烈的沖擊礦壓還會(huì)造成地面建筑物的破壞和倒塌等。 1.1.2 影響沖擊礦壓的主要因素及沖擊礦壓的顯現(xiàn)特征 沖擊礦壓發(fā)生的原因是多方面的, 但從總的來(lái)說(shuō)可以分為三類, 即自然的、技術(shù)的和組織管理方面的。 影響沖擊礦壓發(fā)生的因素主要有兩大方面：一是礦山地質(zhì)因素，二是開(kāi)采技術(shù)條件。 礦山地質(zhì)因素主要是:開(kāi)采深度越大,煤體的應(yīng)力越高，在開(kāi)挖空間周圍煤體內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)越大，煤體變形和積聚的彈性潛能也越大；頂?shù)装鍘r層比較堅(jiān)硬，煤層具有脆性，易形成較大的集中壓力和積聚較多的彈性能；其次由于地質(zhì)構(gòu)造的存在，破壞了頂板完整性，使頂板壓力在構(gòu)造處重新分布形成構(gòu)造應(yīng)力集中，特別是在斷層帶附近更容易發(fā)生沖擊礦壓。 地質(zhì)構(gòu)造因素，在地質(zhì)構(gòu)造帶中一般由地殼運(yùn)動(dòng)的殘余應(yīng)力形成構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。在煤礦中常有斷層、褶曲和局部異常(如底凸起、頂板下陷、煤層分岔、變薄和變厚等構(gòu)造帶)，沖擊礦壓就常常發(fā)生在這些構(gòu)造應(yīng)力集中的區(qū)域。 開(kāi)采技術(shù)條件可以促使沖擊礦壓的發(fā)生,它主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是人為地形形成應(yīng)力集中，增大發(fā)生沖擊礦壓的危險(xiǎn)性；二是改變應(yīng)力狀態(tài)和產(chǎn)生震動(dòng)，可以引發(fā)沖擊礦壓發(fā)生。具體表現(xiàn)如下: （1）不同采煤方法的巷道布置及頂板管理方法不同，所產(chǎn)生的礦山壓力分布規(guī)律也不相同，一般短壁較長(zhǎng)壁開(kāi)采易發(fā)生沖擊礦壓。 （2）煤柱是發(fā)生應(yīng)力集中的地點(diǎn)。孤島形和半島形煤柱可能受幾個(gè)方向集中應(yīng)力的疊加作用，形成很大的應(yīng)力集中，因而在煤柱附近易形成沖擊礦壓。另外，煤柱上的集中應(yīng)力不僅對(duì)本煤層產(chǎn)生影響，而且向下傳遞對(duì)下部煤層形成沖擊條件。 （3）采掘順序?qū)π纬傻V山壓力的大小和分布有很大關(guān)系。巷道和回采工作面相向推進(jìn)以及在回采工作面或煤柱中的支承壓力帶內(nèi)掘進(jìn)巷道，都會(huì)使集中應(yīng)力疊加，而導(dǎo)致沖擊礦壓發(fā)生。另外在采空區(qū)附近掘進(jìn)巷道時(shí)，未壓實(shí)的采空區(qū)會(huì)對(duì)掘進(jìn)巷道產(chǎn)生動(dòng)力沖擊作用，誘發(fā)沖擊礦壓。 （4）在放炮、打鉆或采掘工作時(shí)能局部改變煤體的應(yīng)力狀態(tài)，一方面使煤層中應(yīng)力迅速重新分布而增加煤體應(yīng)力；另一方面能迅速解除煤層邊緣側(cè)向約束阻力改變煤體的應(yīng)力狀態(tài)，由三向壓縮變?yōu)槎驂嚎s，使其抗壓強(qiáng)度下降，導(dǎo)致迅速破壞。因此這些活動(dòng)具有誘發(fā)沖擊礦壓作用[1]。 1.1.3 沖擊礦壓現(xiàn)象具有以下顯現(xiàn)特征: 1、突發(fā)性：沖擊礦壓一般沒(méi)有明顯的宏觀前兆而突然發(fā)生，難于事先準(zhǔn)確確定發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。 2、瞬時(shí)震動(dòng)性：沖擊礦壓發(fā)生過(guò)程急劇而短暫，像爆炸一樣伴有巨大的聲響和強(qiáng)烈的震動(dòng)，電機(jī)車等重型設(shè)備被移走，人員被彈起摔倒，震動(dòng)波及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里，地面有地震感覺(jué)，但一般震動(dòng)時(shí)間不會(huì)超過(guò)幾十秒。 3、巨大的破壞性：沖擊礦壓發(fā)生時(shí)，頂板可能有瞬時(shí)明顯下沉，但一般并不冒落；有時(shí)底板突然開(kāi)裂鼓起甚至接頂；常常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎并從煤壁拋出，堵塞巷道，破壞支架；從后果來(lái)看沖擊礦壓常常造成慘重的人員傷亡和巨大的生產(chǎn)損失。 1.1.4 國(guó)內(nèi)外沖擊礦壓概況 1、國(guó)內(nèi)沖擊礦壓歷史及現(xiàn)狀 我國(guó)最早記錄的沖擊礦壓現(xiàn)象于1933年發(fā)生在撫順勝利煤礦，當(dāng)時(shí)的開(kāi)采深度為200米左右。從1949年以來(lái)，已發(fā)生破壞性沖擊礦壓4000次，震級(jí)0.5～3.8級(jí)，造成大量巷道破壞和慘重的人員傷亡。近年來(lái)，我國(guó)一些金屬礦山、水電與鐵路隧道工程也出現(xiàn)了巖爆現(xiàn)象。 我國(guó)煤礦發(fā)生沖擊礦壓有如下特征： (1)突然性。沖擊礦壓發(fā)生前沒(méi)有明顯的征兆， 突然、猛烈。 (2)多樣性。煤層沖擊、頂板沖擊、底板沖擊等兩三種沖擊的組合。 (3)破壞性。片幫和煤炭拋出，頂板突然下沉、底鼓、破壞巷道支護(hù)，造成人員傷亡等。 (4)在各種采礦和地質(zhì)條件下均發(fā)生過(guò)沖擊礦壓。 然而具體分析起來(lái)，我國(guó)沖擊礦壓發(fā)生的條件極為復(fù)雜。從自然地質(zhì)條件來(lái)看，除褐煤以外的各煤種都記錄到了沖擊現(xiàn)象，采深從200～800米，地質(zhì)構(gòu)造從極簡(jiǎn)單至極復(fù)雜，煤層從薄到特厚，傾角從水平到急傾斜，頂板包括砂巖、灰?guī)r、油母頁(yè)巖都發(fā)生過(guò)；從生產(chǎn)技術(shù)條件看，水采、水砂充填、綜采、炮采、機(jī)采、手采等各種工藝，長(zhǎng)壁、短壁、巷柱、傾斜分層、水平分層、倒臺(tái)階、房柱式等各種方法都出現(xiàn)了沖擊現(xiàn)象。 1949年以前我國(guó)發(fā)生沖擊礦壓的礦井只有1～2個(gè)，50年代增加為7個(gè)，60年代為12個(gè)，70年代為22個(gè)，到21世紀(jì)初已達(dá)到50多個(gè)。而隨著開(kāi)采深度的增加、開(kāi)采范圍的擴(kuò)大，今年來(lái)雖然采取了不少措施，但全國(guó)礦井?dāng)?shù)和總的沖擊數(shù)并未減少?？梢?jiàn)，我國(guó)沖擊礦壓的防治工作任務(wù)甚為艱巨，具有現(xiàn)實(shí)的迫切性和長(zhǎng)遠(yuǎn)的重大意義。 2、國(guó)外沖擊礦壓概況 沖擊礦壓是世界采礦業(yè)面臨的共同問(wèn)題。1738年英國(guó)在世界上首先報(bào)道了沖擊礦壓現(xiàn)象。之后，前蘇聯(lián)、南非、德國(guó)、波蘭、美國(guó)、加拿大、日本、法國(guó)、印度、捷克、匈牙利、保加利亞、奧地利、新西蘭和安哥拉等都記錄了沖擊礦壓。目前，有包括我國(guó)在內(nèi)的20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都有沖擊礦壓，這一事實(shí)表明，世界上幾乎所有采礦國(guó)家都不同程度地受到?jīng)_擊礦壓的威脅。 因此應(yīng)準(zhǔn)確、有效的預(yù)測(cè)沖擊礦壓及其危害性，為采取相應(yīng)防治措施提供依據(jù)，從根本上消除或緩解沖擊礦壓的危害是非常重要的。 1.2 微震檢測(cè)系統(tǒng) 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由中心計(jì)算機(jī)、中心數(shù)據(jù)收集器、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器、拾震傳感器、打印機(jī)、GPS時(shí)間服務(wù)器、軟件等部分組成。中心計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集器相連,計(jì)算機(jī)上安裝控制分析軟件,軟件運(yùn)行在WINDOWS環(huán)境下,接收來(lái)自遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器的原始數(shù)據(jù)、在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示原始數(shù)據(jù)的波形,計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、回放每一個(gè)震動(dòng)事件,便于人工和自動(dòng)讀取處理。微震監(jiān)測(cè)能夠較為準(zhǔn)確地獲得已發(fā)生微震事件的震源位置、發(fā)生時(shí)間和釋放能量,進(jìn)而統(tǒng)計(jì)微震活動(dòng)強(qiáng)弱和頻率并判斷潛在的礦山動(dòng)力災(zāi)害活動(dòng)規(guī)律。 2 張小樓礦概況 2.1 礦井概況 龐莊煤礦張小樓井位于徐州市西北銅山縣柳新鎮(zhèn)和劉集鎮(zhèn)境內(nèi)，距徐州市區(qū)13km。南部（淺部）以F1斷層與龐莊井田為界，北部（深部）至京福高速公路保護(hù)煤柱線；東部以西1、西2和西3三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的連線及其延長(zhǎng)線與柳新井田為界【蘇煤司基（87）第252號(hào)文】，西部以點(diǎn)連線與夾河井田深部為鄰【蘇煤司基（84）第579號(hào)文】。整個(gè)井田東西長(zhǎng)約4.80km、南北寬約3.53km，井田面積16.94km2。開(kāi)采深度為-280m～-1250m。 龐莊煤礦張小樓井于1973年建成投產(chǎn)，礦井原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬(wàn)t/a。1989年由徐州礦務(wù)局設(shè)計(jì)處對(duì)其進(jìn)行改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為105萬(wàn)t/a。2005年3月改擴(kuò)建完成，并于2005年4月通過(guò)了江蘇煤礦安全監(jiān)察局的“礦井改擴(kuò)建安全設(shè)施竣工驗(yàn)收”。2006年通過(guò)江蘇省經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)組織的竣工驗(yàn)收，并于當(dāng)年核定礦井生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t /a。 張小樓井采用立井多水平開(kāi)拓，新主井落底-1025m水平，直徑為5.7m；新副井落底-1025m水平，直徑為7.0m；風(fēng)井落底-400m，直徑為5.0m。采用中央并列機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。張小樓井現(xiàn)在生產(chǎn)水平為-1025m水平，-1025m水平劃分為4個(gè)采區(qū)，即西一上、下山采區(qū)和西二上、下山采區(qū)。 目前，張小樓井基礎(chǔ)儲(chǔ)量為9861.1萬(wàn)t（-1300m水平以上），設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為6601.1萬(wàn)t?？刹擅簩幼陨隙聻椋?、2、7、9。各煤層特征見(jiàn)表2-1。 表2-1 龐莊煤礦張小樓井可采煤層情況一覽表 煤層號(hào) 穿過(guò) 點(diǎn)數(shù) 可采 點(diǎn)數(shù) 不可采 點(diǎn)數(shù) 缺失 點(diǎn)數(shù) 兩極厚度 平均值(m) 可采 指數(shù) 變異 系數(shù) 煤層穩(wěn) 定程度 7 17 16 0 1 3～9.55 6.00 1.00 7% 穩(wěn)定 9 14 14 0 0 2.20～4.62 3.00 1.00 3% 穩(wěn)定 張小樓礦現(xiàn)在主要是在對(duì)7煤和9煤進(jìn)行開(kāi)采，在開(kāi)采的過(guò)程中由于設(shè)備的安裝日期的限制，在對(duì)9煤監(jiān)測(cè)的時(shí)間和數(shù)據(jù)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較準(zhǔn)確的，主要是對(duì)95202和95206兩個(gè)面進(jìn)行分析。 1）7煤層 7煤層為本礦區(qū)主采煤層之一。厚度0～2.55m，平均厚度1.79m，局部有0.2m左右的夾矸1層，夾矸巖性主要為頁(yè)巖，偶爾也可見(jiàn)砂頁(yè)巖；煤層傾角0～25°；7煤上距分界砂巖43.96～60.46m，平均間距52.27m左右；7煤下距9煤間距24.17～40.85m，平均間距29.33m；煤層可采性指數(shù)Km＝0.94，變異系數(shù)γ＝27％。直接頂為灰白色砂質(zhì)頁(yè)巖或中～細(xì)粒砂巖，厚度0.20～29.77m，平均厚 5.81m老頂多為砂質(zhì)頁(yè)巖或中～細(xì)粒砂巖；直接底為深灰色砂質(zhì)頁(yè)巖，偶見(jiàn)中～細(xì)粒砂巖或粉砂巖，厚度0.55～25.23m，平均厚度7.58m。綜合評(píng)價(jià)7煤為較穩(wěn)定的中厚煤層。 2）9煤層 9煤層為本礦區(qū)主采煤層之一。9煤上距7煤間距24.17～40.85m，平均間距29.33m左右；9煤下距太原組一灰間距24.1～28.9m，平均間距25.3m左右；煤層厚度0～2.62m，平均厚度1.47m；煤層傾角0～25°；煤層可采性指數(shù)Km＝1，變異系數(shù)γ＝13％。直接頂板多為灰白色細(xì)粒砂巖或砂頁(yè)巖互層，厚度6.43～33.78m，局部有0.3～0.6m厚的頁(yè)巖偽頂；直接底板多為頁(yè)巖或砂頁(yè)巖，偶見(jiàn)粉砂巖，厚度0.59～6.08m，1.49m，其下為9－2煤，直接底較厚的地方9煤與9-2煤合為一層。綜合評(píng)價(jià)9煤為較穩(wěn)定的中厚煤層。 張小樓井田位于徐州煤田九里山向斜中段張小樓背斜北翼。該背斜僅在13-1～15線的露頭部位有所顯露，其軸部為奧陶系中統(tǒng)地層。F1號(hào)逆斷層基本沿背斜軸部切割，因此形成一個(gè)不完整背斜，南翼僅殘存很少山西組、太原組煤系地層。北翼保存相對(duì)較完整，但也被幾條大中型斷層縱橫切割，略顯破碎。 該井田整體呈一走向北東、傾向北西上陡下緩的鏟式單斜構(gòu)造，淺部地層傾角一般在24°～40°、深部地層傾角5°～15°。13-1～16-1勘探線間淺部露頭部位的煤層分別被落差20.0m以上的F18、F15、F14、F0、K3、K1、K6等斷層切割，破壞了淺部單斜構(gòu)造形態(tài)。深部則表現(xiàn)為兩個(gè)寬緩的向斜和兩個(gè)寬緩的背斜，如圖2-1所示。 圖 01張小樓井田構(gòu)造綱要圖 2.2 沖擊礦壓顯現(xiàn) 徐州礦務(wù)集團(tuán)的礦井大都進(jìn)入深部采區(qū)，采深達(dá)到千米以上，沖擊礦壓動(dòng)力現(xiàn)象十分嚴(yán)重，其中龐莊煤礦張小樓井等是沖擊礦壓顯現(xiàn)比較典型的礦井。龐莊煤礦張小樓井9煤煤層采深>1000 m，局部采深接近1200m，屬于典型的深部開(kāi)采煤層。深部開(kāi)采所遇到的沖擊礦壓危害程度遠(yuǎn)比淺部開(kāi)采嚴(yán)重的多，同時(shí)沖擊礦壓防治難度也隨著采深的增加而大幅度提升。根據(jù)沖擊傾向性鑒定結(jié)果，龐莊礦張小樓井9煤煤層的沖擊能指數(shù)=5.05，彈性能指數(shù)=10.28，動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間=41ms，為典型的強(qiáng)沖擊傾向煤層。加之張小樓井多煤層開(kāi)采，上部煤層開(kāi)采時(shí)留下的殘采區(qū)、煤柱是構(gòu)成下部煤層開(kāi)采應(yīng)力集中的一個(gè)主要原因。 龐莊煤礦張小樓井在長(zhǎng)期與沖擊礦壓的斗爭(zhēng)中，從工作面整體布局至局部解危措施的應(yīng)用等，都積累了豐富的預(yù)防和治理經(jīng)驗(yàn)，取得了相當(dāng)成效，并且已經(jīng)建立了即時(shí)與局部預(yù)測(cè)的電磁輻射法和鉆屑監(jiān)測(cè)方法。但由于沖擊礦壓目前仍是世界性難題，其發(fā)生與否受眾多因素影響和制約，特別是千變?nèi)f化的煤層具體開(kāi)采技術(shù)條件，分析和治理起來(lái)難度仍相當(dāng)大，且隨著張小樓井主采工作面向深部延伸，沖擊礦壓的威脅更加嚴(yán)重。故進(jìn)一步分析現(xiàn)場(chǎng)礦震數(shù)據(jù)，具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。 2.3 95206工作面位置 圖02 95206工作面位置 95206工作面位置如下圖02： 3 微震規(guī)律綜述 3.1 95206工作面附近及下山區(qū)域微震頻次統(tǒng)計(jì)分析 本次分析對(duì)象選用95206工作面是因?yàn)楸竟ぷ髅婊旧鲜菑奈⒄鸨O(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行到止采一直進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有連貫性，便于進(jìn)行分析研究，易于得出相應(yīng)的礦震活動(dòng)規(guī)律。同時(shí)，95206工作面在2011年11月27日9點(diǎn)20分14秒和9點(diǎn)20分57秒，張小樓井微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到95206皮帶機(jī)道三角門(mén)處（能量：1.13*105J）和-1025膠帶石門(mén)三角門(mén)處（能量：3.44*105J）發(fā)生兩起強(qiáng)礦震，其擾動(dòng)誘發(fā)-1166回風(fēng)石門(mén)15m范圍內(nèi)底板底鼓0.5m左右。故以95206工作面為分析對(duì)象，能較全面反映本階段礦震活動(dòng)的規(guī)律性。95206工作面采掘工程平面圖見(jiàn)圖3-1。有圖可看出95206工作面回采過(guò)程中不僅需過(guò)兩個(gè)斷層還要經(jīng)過(guò)7煤的兩個(gè)停采線，且95206工作面主體位于向斜左翼。 自95206工作面回采以來(lái)，工作面附近已出現(xiàn)多起強(qiáng)礦震活動(dòng)事件。而事實(shí)上，在這些大的震動(dòng)事件發(fā)生前，巖體已經(jīng)出現(xiàn)了大量的礦震活動(dòng)。這些礦震活動(dòng)所發(fā)生的頻次及能量的變化與沖擊礦壓的發(fā)生有非常明顯的關(guān)系。 本文取自礦震數(shù)據(jù)庫(kù)2011年5月01日至2012年3月12日的數(shù)據(jù)。95206工作面監(jiān)測(cè)區(qū)域共檢測(cè)到礦震8724次，其中最大能量為8.39E+05J，最小能量不到100.0J，震動(dòng)能量分級(jí)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3-1。由于95206的回采影響下山區(qū)域礦震活躍，在下山區(qū)檢測(cè)域內(nèi)共檢測(cè)到礦震22077，其中最大能量為5.33E+05J，最小能量不到100.0J，震動(dòng)能量分級(jí)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3-2。 表 01 95206工作面附近礦震統(tǒng)計(jì)表 能量分級(jí)（J） 震動(dòng)次數(shù) 所占比例/% 小于102 3138 35.97 102～103 3086 35.33 103～104 2106 24.14 104～105 363 4.16 105～106 35 0.40 表 02下山區(qū)域礦震統(tǒng)計(jì)表 能量分級(jí)（J） 震動(dòng)次數(shù) 所占比例/% 小于102 7227 32.74 102～103 8374 37.90 103～104 5609 25.41 104～105 827 3.75 105～106 44 0.20 由表3-1,表3-2可看出，95206工作面回采過(guò)程中無(wú)論是工作面附近還是下山區(qū)域 震動(dòng)能量大于104J的礦震占總礦震的比例很小，分別是4.56%和3.95%。說(shuō)明在工作面回采過(guò)程中無(wú)論是工作面附近還是下山區(qū)域礦震活動(dòng)比較緩和，工作面覆巖運(yùn)動(dòng)較為規(guī)律，不甚劇烈，工作面回采過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)靜載卸壓措施。 圖 03 95206工作面附近礦震頻次按月統(tǒng)計(jì)圖 由圖3-1可看出隨著95206工作面的推進(jìn)每月發(fā)生礦震的頻次總體上呈增加狀態(tài)，折線在2012年3月突然下降是因?yàn)?5206工作面在此時(shí)間段內(nèi)挺停采造成的。 由圖3-2可看出隨著95206工作面的推進(jìn)下山每月發(fā)生礦震的頻次在11月份之前頻次相差不大，穩(wěn)定在1800次左右，但折線在2011年11月突然礦震頻次發(fā)生跳躍穩(wěn)定在2500次左右，2012年3月頻次下降是因?yàn)?5206工作面在此時(shí)間段內(nèi)挺停采造成的。 3.2 95206工作面附近及下山區(qū)域微震時(shí)序分析 圖 04下山附近礦震頻次按月統(tǒng)計(jì)圖 在這里，主要分析礦震能量與頻次演化規(guī)律。95206工作面自2009-6-27回采至今（2011-5-1～2012-03-12），已經(jīng)發(fā)生了多次強(qiáng)礦震，而事實(shí)上，在這些大的震動(dòng)事件發(fā)生前，巖體已經(jīng)出現(xiàn)了大量的微震活動(dòng)。這些微震活動(dòng)所發(fā)生的頻次及能量的變化與強(qiáng)礦震的發(fā)生有非常明顯的關(guān)系。下面具體分析2011-5-1～2012-03-12期間每月工作面及下山附近微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列變化情況，如圖3-4～圖3-23所示。  圖 05工作面（2011/5/1～2011/5/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 06工作面（2011/6/1～2011/6/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 07工作面（2011/7/1～2011/7/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 08工作面（2011/8/1～2011/8/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 09工作面（2011/9/1～2011/9/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 010工作面（2011/10/1～2011/10/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 011工作面（2011/11/1～2011/11/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 012工作面（2011/12/1～2011/12/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 013工作面（2012/1/1～2012/1/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 014工作面（2012/2/1～2012/3/12）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 015下山附近（2011/5/1～2011/5/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 016下山附近（2011/6/1～2011/6/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 017下山附近（2011/7/1～2011/7/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 018下山附近（2011/8/1～2011/8/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 019下山附近（2011/9/1～2011/9/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 020下山附近（2011/10/1～2011/10/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 021下山附近（2011/11/1～2011/11/30）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 022下山附近（2011/12/1～2011/12/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 023下山附近（2012/1/1～2012/1/31）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 圖 024下山附近（2012/2/1～2012/3/12）微震事件震動(dòng)頻次、能量時(shí)間序列圖 通過(guò)觀測(cè)某個(gè)巷道和開(kāi)采區(qū)域中由微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確定的參數(shù)在到目前為止所發(fā)生的變化，并確定由此引起的沖擊礦壓危險(xiǎn)相對(duì)于目前為止的沖擊危險(xiǎn)的上升或下降的程度。積極找出強(qiáng)礦震發(fā)生的前兆規(guī)律。 根據(jù)以上對(duì)張小樓煤礦95206工作面沖擊危險(xiǎn)狀況的分析，基于微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確定了單日微震累計(jì)能量、震動(dòng)頻次兩個(gè)參量進(jìn)行危險(xiǎn)程度的分析和評(píng)價(jià)。根據(jù)以上震源時(shí)空演化規(guī)律的分析，確定以下特征為強(qiáng)礦震和強(qiáng)沖擊發(fā)生的前兆規(guī)律： （1）日震動(dòng)頻次連續(xù)處于高位或在高位的基礎(chǔ)上持續(xù)上升，而日釋放能量較長(zhǎng)時(shí)間維持低水平或在低位的基礎(chǔ)上下降再或者上升不大時(shí)，說(shuō)明強(qiáng)礦壓即將到來(lái)。 （2）在活躍期后，若出現(xiàn)以日震動(dòng)能量和日震動(dòng)頻次雙下降為特征的沉寂區(qū)間，則說(shuō)明下一步要釋放大量能量。 （3）在發(fā)生較強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)之后，若日震動(dòng)頻次降低，而日震動(dòng)能量不但沒(méi)有降低反而走高；或者震動(dòng)頻次升高而能量降低，則預(yù)示強(qiáng)沖擊的到來(lái)。只有在大能量釋放后能量與頻次都下降才安全。 （4）震動(dòng)次數(shù)高表明巖體破裂活動(dòng)頻繁，是應(yīng)力集中下巖體失穩(wěn)的征兆，之后出現(xiàn)的沉寂現(xiàn)象則是預(yù)示巖層中強(qiáng)礦震能量蓄積的征兆，應(yīng)格外注意。 （5）強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)發(fā)生前，礦震次數(shù)和礦震能量迅速增加，維持在較高水平，直到發(fā)生大的強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)后，礦震次數(shù)和礦震能量明顯降低； （6）巖體中能量的釋放總是處于一種波動(dòng)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)積聚和能量釋放的頻繁轉(zhuǎn)換中，而在具有沖擊危險(xiǎn)的情況時(shí)，這種波動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始加劇，震源總能量變化趨勢(shì)首先經(jīng)歷一個(gè)震動(dòng)活躍期，之后出現(xiàn)較明顯的下降階段，當(dāng)震動(dòng)活躍期中出現(xiàn)震動(dòng)頻次較高時(shí)，開(kāi)始具有沖擊危險(xiǎn)性，而在下降階段再回升或下降階段中出現(xiàn)比較長(zhǎng)時(shí)間的沉寂現(xiàn)象后，并且震動(dòng)頻次維持在較高水平時(shí)，此時(shí)具有強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)性。 （7）微震活動(dòng)與采掘活動(dòng)有密切的關(guān)系，當(dāng)出現(xiàn)較大的微震活動(dòng)時(shí)，都應(yīng)從時(shí)間序列分析與采掘的關(guān)系，逐次遠(yuǎn)離回采工作面時(shí)危險(xiǎn)性較小，逐次向回采工作面靠近時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防范。 3.3 礦震空間演化規(guī)律 在這里，主要具體分析95206工作面每月礦震震源的空間分布情況以及工作面下山附近震動(dòng)平面圖。 圖 02595206全礦井工作面震源分布圖 （ 103 J-104 J 104J-105 J 105J-106J）  圖 026工作面附近威震分布平面圖（圓圈代表能量>10^4J） 從震源空間的月分布和平面分布演化趨勢(shì)可見(jiàn)，震源集中區(qū)域隨著工作面的推進(jìn)，逐步往前移動(dòng)；強(qiáng)度較高的震動(dòng)并不是突然的出現(xiàn)，而是有一個(gè)向上的發(fā)展過(guò)程；采空區(qū)底板中出現(xiàn)的震動(dòng)隨開(kāi)采進(jìn)行也逐漸增多；工作面上方發(fā)生的震動(dòng)多在工作面后方，且分布上呈現(xiàn)一條斜線帶，這與頂板分層垮落是一致的；工作面超前應(yīng)力集中區(qū)在開(kāi)采初期震動(dòng)較少，能量也較小，隨著開(kāi)采范圍的擴(kuò)大，前方也出現(xiàn)較多震動(dòng)，并出現(xiàn)幾次能量較高的強(qiáng)礦震事件，表明煤巖層在超前支承壓力作用下已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)大范圍斷裂或破壞。 從整個(gè)回采過(guò)程中看，礦震大多分布在褶曲一翼、斷層附近。  圖 027下山附近微震分布平面圖（圓圈代表能量>10^4） 如圖3-26所示，95206工作面回采過(guò)程中對(duì)下山巷道影響很大，尤其95206工作面下山附近，微震活動(dòng)劇烈，高能量的微震發(fā)生頻率高，對(duì)于沖擊礦壓的預(yù)測(cè)有重要意義。 4 工作面及下山附近危險(xiǎn)性分析 4.1 構(gòu)造的影響 4.1.1 褶曲 研究表明，如圖3-27所示，一般情況下，對(duì)于回采工作 面來(lái)說(shuō)，在褶曲的各個(gè)部位，出現(xiàn)的危險(xiǎn)性是不一樣的， 褶曲向斜部分，其應(yīng)力垂直為壓力，水平為拉力，最容易 出現(xiàn)冒頂和沖擊礦壓；褶曲兩翼，這部分的應(yīng)力，垂直和 水平均是壓力，最容易出現(xiàn)沖擊礦壓；褶曲背斜，其應(yīng)力 狀態(tài)為垂直拉力，水平拉力，這部分也是最大礦山壓力區(qū) 域。數(shù)值模擬結(jié)果 也表明，最大水平應(yīng)力是壓應(yīng)力，主 要集中在褶曲向斜、背斜內(nèi)弧的波谷和波峰部位。 因此，在褶曲部分開(kāi)采煤層時(shí)，褶曲這種應(yīng)力場(chǎng)初始 狀態(tài)的變化必將對(duì)巷道開(kāi)挖或工作面開(kāi)采引起的應(yīng)力場(chǎng)變 化產(chǎn)生影響，發(fā)生沖擊礦壓的危險(xiǎn)性就極大。 圖 028褶曲部分的受力狀態(tài)及危險(xiǎn)性 4.1.2 斷層 95206工作面在推進(jìn)過(guò)程中還要受到兩個(gè)斷層和7煤的兩個(gè)停采煤柱的影響，斷層附近煤層傾角變化大，構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜多變，極易產(chǎn)生微震并引發(fā)沖擊礦壓。95206工作面推進(jìn)到最后時(shí)，在工作面附近礦震運(yùn)動(dòng)尤為激烈，且能量比較集中，應(yīng)對(duì)周圍巷道加強(qiáng)支護(hù)。并及時(shí)泄壓，一方?jīng)_擊礦壓的發(fā)生。 4.2 上覆煤層停采線及煤柱的影響 上覆煤層工作面的停采線和煤柱形成的應(yīng)力集中對(duì)下部煤層產(chǎn)生了很大的威脅,使沖擊礦壓的危險(xiǎn)性有很大增加，如果定義E/W為觀測(cè)范圍內(nèi)單位生產(chǎn)煤量所產(chǎn)生的震動(dòng)能量（J/t），則上覆煤層的停采線對(duì)采面的推進(jìn)過(guò)程影響的E/W指標(biāo)值如Error! Reference source not found.所示，圖 4-3介紹了工作面通過(guò)上覆煤層殘采區(qū)時(shí)的E/W指標(biāo)值的變化曲線。 5 結(jié)論 通過(guò)微震數(shù)據(jù)分析可知，無(wú)沖擊危險(xiǎn)時(shí)，微震活動(dòng)較平靜，持續(xù)保持在較低的能量水平，處于能量穩(wěn)定釋放狀態(tài)。當(dāng)有沖擊礦壓發(fā)生時(shí)，微震頻次和能量會(huì)急劇，微震活動(dòng)保持在一個(gè)較高的能量狀態(tài)并持續(xù)一段時(shí)間。沖擊礦壓發(fā)生后微震頻次和能量水平會(huì)降降低到原先水平。 通過(guò)微震分析，可以發(fā)現(xiàn)高能量的微震主要發(fā)生在斷層、褶曲一翼及下山方向下部區(qū)域。及時(shí)預(yù)測(cè)沖擊礦壓發(fā)生時(shí)間及地點(diǎn)，可有利于礦井安全生產(chǎn)和保護(hù)工人安全。 圖 029工作面過(guò)上層停采線時(shí)E/W分布圖 圖 030工作面過(guò)上層殘采區(qū)時(shí)E/W分布圖 參考文獻(xiàn) [1] 竇林名，何學(xué)秋．沖擊礦壓防治理理與技術(shù)[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001． [2] CAO An—ye, DOU Lin—ming, CHEN Guo—xiang, et a1.Focal mechanism caused by fracture or burst of a coal pill[J]．Journal of China University of Mining&Technology 2008，18(2)：153～158． [3] 竇林名，何學(xué)秋．采礦地球物理學(xué)[M]．北京：中國(guó)科學(xué)文化出版社，2002． [4] 陸菜平，竇林名，吳興榮，等．巖體微震監(jiān)測(cè)的頻譜分析 與信號(hào)識(shí)別[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，2005，27(7)：772～775． [5] 陸菜平，竇林名，吳興榮，等．煤巖沖擊前兆微震頻譜演 變規(guī)律的試驗(yàn)與實(shí)證研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2007，27(3)：519～525． [6] 錢(qián)鳴高, 石平五. 礦山壓力與巖層控制[M]. 徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 20041 [7] 成云海，姜福興，程久龍等．關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)誘發(fā)礦震的微震探測(cè)初步研究．煤炭學(xué)報(bào)，2006，31（3）：273～277 [8] 許家林.巖層移動(dòng)與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用[博士學(xué)位論文].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，1998 [9] 錢(qián)鳴高，繆協(xié)興，許家林等．巖層控制的關(guān)鍵層理論[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003