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高河矿井综采工作面周期来压微震监测

更新时间：2009-03-28

综采工作面回采后，工作面周围岩体应力重新分布，打破原有平衡。岩体不能承受顶板应力，超出极限应力发生破裂。经微震监测分析，岩体应力波的释放伴随着岩体破坏，从而发生微震现象。

1 微震监测原理

微震是指在受外力作用以及温度等的影响下，岩体中的一个或多个局域源以顺态弹性波的形式迅速释放其能量的过程。采用微震监测仪器来采集、记录和分析微震信号，并据此来推断和分析震源特征称为微震监测技术。矿井综采工作面及巷道围岩负荷超出其承载极限，破坏点向外传播微震波，发生微震现象。系统监测回采工作面微震现象，预报预警工作面周期来压，对于保证工作面安全回采具有重要意义。

2 微震监测系统布置方案

根据高河矿井E1303综采工作面实际情况，制定了针对性监测方案，实现E1303综采工作面周围岩体微震事件监测，具体布置位置，如图1所示。

  

图1 E1303综采工作面微震监测分站布置

在实际监测方案中，E1303综采工作面回采区域岩体周围布置8个探头，其中1号、2号和3号为回风巷道探头，4号、5号和6号为辅运巷道探头，7号和8号为切眼探头，如图2所示。

  

图2 E1303回采工作面巷道微震分站布置

方案实施如下：

目前，材料具有石灰岩以及玄武岩两种不同的岩性种类形式，在公路施工的过程中，使用不同的材料后，路面的面层情况也会不同。单纯就路面的表现效果来讲，使用石灰岩作为材料的路面会在投入使用后的一段时间内呈现发白的状态，沥青薄膜也会相应的出现磨损的现象。而使用玄武岩作为材料的路面会在投入时候后的一段时间内呈现发黑的状态，其沥青薄膜的耐磨性要优于使用石灰岩的路面。

现代施工技术与施工材料应用于仿古建筑施工中，对仿古建筑后期的维护保养、成本降低极其有效。但由于我国对古建筑或仿古建筑一直采用传统工艺和做法，所以现代材料和现代施工技术应用的实例较少，还有许多方面需要研究并进行实践探索。

3) 微震数据中心管理。井下微震分站通过电缆供电、数据传输，然后将数据上传至地面微震监测服务器进行数据分析、实时显示。

2016年5月7日微震监测分站安装部署完成，监测期间E1303综采工作面推进了169.5 m。经过对微震数据汇总，从而分析得到回采工作面推进与巷道岩体的破坏规律。文章对5月10至5月11日期间的微震数据进行统计，工作面岩体微震应力数据见表1。

1) 监控分站布线方案。矿井井下分站之间通过电缆连接，电缆必须具备单独屏蔽性不能低于60%，电感小于50 mH，电容小于2.5 μF等参数要求。

3 监测数据统计分析

1.1 对象 选取2011年1月—2012年12月在我院儿科实习的全日制护理学生104名，均为女性。其中本科学历38 名，大专学历66 名，平均年龄(20.8 ±1.2)，实习时间均为4周。以2011年1—12月实习护生52名为对照组。以2012年1—12月52名学生为实验组，两组学生一般资料比较，差异无统计学意义(P＞0.05)。

2) 微震监测探头安装。安装锚杆(D20 mm、长3.5 m)使其紧密接触煤岩体，将微震监测探头固定于锚杆最尾部，使用信号电缆与分站连接。安装位置确定后，探头对应三维坐标相应确定。

日前，从工业和信息化部获悉：我国行政村通光纤比例已从电信普遍服务试点前的不到70%提升至目前的96%，行政村4G网络覆盖率目前也已达到95%，极大提升了我国农村及偏远地区宽带网络基础设施能力，为乡村振兴和打赢脱贫攻坚战提供了坚实的网络保障。

 

表1 E1303工作面微震数监测数据

  

分站位置分站编号超前支承压力影响范围/m应力最大时距工作面距离/m应力峰值/MPa初始应力/MPa煤柱侧1号31.515.52.702.292号30.011.53.863.473号33.013.04.203.054号32.112.54.122.355号31.615.33.582.696号33.114.24.103.10平均值31.813.63.762.827号46.413.54.644.04工作面侧8号46.514.511.2610.22平均值46.4514.27.957.13

根据表1对煤柱侧1～6号分站，工作面侧7号和8号分站微震探头测得的应力数据分析得知，煤柱侧超前支承压力影响平均在31.8 m，应力最大时距工作面平均在13.6 m，应力峰值是4.64 MPa；而工作面侧超前支承压力影响平均在46.5 m，应力最大时距工作面平均在14.2 m，应力峰值是7.13 MPa。工作面侧微震事件明显高于煤柱侧，微震数据转换为圆点衡量微震事件大小，其中圆点的大小代表微震事件的能量，圆点越大表明微震事件释放的能量越大，对应微震事件分布情况，如图3和图4所示。

  

图3 5月10日工作面微震事件分布

  

图4 5月11日工作面微震事件分布

以上图中可以看到，随着综采工作面的不断推进，在工作面巷道岩体前方出现一个微震事件群，主要分布在工作面附近或超前工作面一定距离之内。对应E1303工作面微震数据的剖面图如图5和图6所示。

  

图5 5月10日微震数据分布

  

图6 5月11日微震数据分布

从E1303工作面微震数据剖面图可以看出，微震数据在岩体高度分布呈阶段性规律，主要集中分布顶板在10～60 m，在10～30 m区域范围内较为密集，岩层底板分布在0～30 m，在0～10 m范围比较集中。从时间分布分析，微震事件每隔几天便会出现一次范围较大的分布，反映了综采工作面岩层周期来压的变化规律。

4 结 语

根据E1303综采工作面微震数据监测分析可以看出，在监测期间，工作面岩体周期来压分布从数量和范围上均有较大的变化。综上所述，微震数据分布以及发生时间要提前于工作面来压。因此，根据微震数据分布的变化，可以达到预测综采工作面周期来压的目的。

 
崔慧敏
《煤》 2018年第05期
《煤》2018年第05期文献

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