超长综放工作面顶板破断微震效应.docVIP

文章编号： 超长综放工作面的微震效应 1，刘江伟2 (1. 中煤平朔集团，山西 朔州 036006. 中煤平朔集团，山西 朔州 036006) 摘要：为了研究综放工作面覆岩破特征的微震效应，对平朔井工三39107工作面进行微震监测，得出工作面倾向的微震事件分布和矿压分布均表现为工作面中部轴线对称分布工作面顶板岩层以工作面中部垮断最为，两端缓和采空区边缘外的微震事件倾向方向的岩层裂缝角为65°在工作面前方50m以外微震事件萌芽期在工作面50m范围内孕育期当进入20m范围内时，多发期在工作面前方20m范围内，微震事件能量最大但数量较小，工作面后方20m范围内微震事件数量最多但能量较小微震能量周期变化微震事件利用预测。 关键词：综放工作面；破坏；微震 中图分类号：TD32 文献标识码：裂隙的演化过程研究岩体破坏过程的微震活动特征对于掌握超长综放工作面顶板破裂规律，预报岩体破坏失稳对于顶板岩层破裂微震效应的研究并不。微震活动在冲击前会异常增加[]；但在顶板岩层破断前突降[-7]。国内发现微震事件在煤岩加载破裂平静[8]；强烈微震活动发生前有一段弱震活动时期[9]；微震的空间分布特征与采掘活动具有较强的对应关系，采场回采与巷道掘进引发的微震事件具有特定的分形特征[10-12]。1 工作面概况 39107工作面位于井工三矿井田西北部西部为39106工作面，东部为39108工作面，南靠9#煤东翼辅运大巷（西段），北部靠近大沙沟及风化露头。工作面埋深70~183m，切眼附近埋深70~110m，所采煤层为石炭系上统太原组9#煤层，煤层分布相对稳定，煤层结构复杂，工作面倾向长300m，走向长930m，平均煤厚12.22m，煤层倾角14～-5°，采用综合机械化放顶煤开采。老顶岩性为灰白色中粒砂岩、粗粒砂岩，中厚层-厚层状，交错层理发育，钙泥质胶结，中等坚硬-坚硬，一般厚度0～4.9m，全区大部分分布。直接顶岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部为碳质泥岩，水平及波状层理，微细软弱结构面较为发育，强度较低，沿软弱结构面易产生离层，易风化破碎。厚度在4.45～12.31m之间。工作面内伪顶大部分岩性为粉砂岩、及含砂质泥岩粉砂岩,厚度5.10～7.10m。工作面伪顶和直接顶都较为松软破碎，属于易冒落岩层，而老顶虽然岩性较硬，但层理较为发育，从矿压观测结果来看，老顶断裂的周期来压强度有限。 2 微震监测方案 采用ARAMIS M/E微震监测系统39107综放工作面回采过程中的微震事件。 2.1 微震系统结构 ARAMIS M/E系统结构如图1所示，井下信息发射站系统信息传输系统震动定位和震动能量计算冲击地压危险性评价。 图1 ARAMIS M/E系统结构图 可监测能量大于100J、频率范围在0～150Hz且低于100dB的事件。根据监测范围低频GVu、GVd及GV探头。最大传输通道个数震源定位的最小震动能量102J。该微震监测系统集成DTSS系统，实现定位、能量计算的危险评价。 2.2 微震系统的布置 39107工作面微震监测分站布置如图2所示，工作面共布置个监测分站，其中主运巷个测站Z4、Z5、Z6、Z8 、Z，辅运巷个测站QF5、QF6、QF8、QF10、QF11处。测站内探头的位置如图3所示，每个测站内分别布置3个顶板、3个和2个底板采用间隔布置的方式，其中、、测站布置顶板，、测站布置底板探头2、、测站布置，另外、作为预留位置。图2 39107工作面微震监测分站布置图  图3 工作面监测分站剖面图 3 工作面倾向的微震分析 图4和图5 图4 工作面倾向微震事件分布 图5 工作面支架压力分布工作面倾向的微震事件分布和矿压分布均表现为工作面中部轴线对称分布。大能量的事件主要在工作面中部，两端相对较少，工作面以外区域基本无高能量事件分布支架所承受载荷矿压显现最为缓和。说明工作面顶板岩层以工作面中部垮断最为，两端缓和。采空区边缘外的微震事件39107工作面倾向方向的岩层裂缝角为65°。 4 工作面走向覆岩破断的微震分析工作面走向微震事件 图6 工作面走向微震事件分布图，在工作面前方50m以外属于原岩应力区，该区域煤岩体受采动影响小，微震事件，能量，微震事件萌芽期。在工作面50m范围内，煤体应力开始逐步增加，孕育期当进入20m范围内时，过渡到应力升高区，多发期对2012年8月4日-2012年9月8日之间的314个微震事件进行处理，得到工作面走向微震监测能量和次数分布特征如图7所示，其中红色曲线表示的是微震事件的能量，蓝色曲线表示微震事件的发生频次。 图7 工作面走向微震监测能量和次数分布特征 可知，在工作面前方20m范围内，产生的微震事件能量最大但数量较小，工作面后方20m范围内的采空区内微震事件