煤礦沖擊地壓災害發(fā)生機理及監(jiān)測預報研究.pdf

1、沖擊地壓是一種比較嚴重的災害性事故,它作為煤礦井下一種較為常見的煤巖動力災害,對于它的定義,一致認為是:煤巖體力學煤巖體系統(tǒng)內部巖石結構實際承受的強度載荷超過了其本身物理力學的特性,多余的應力則會以彈性能的形式積聚在煤巖體內。一旦滿足釋放條件,大量彈性能則會就會以特別急速、猛烈地爆炸方式釋放出來,使圍巖發(fā)生局部甚至大面積震動垮落現(xiàn)象,使巷道或工作面遭到嚴重破壞,同時會伴有伴隨劇烈的聲響發(fā)出,其直接導致的破壞結果是使布置在巷道內的液壓支架

2、與位于采掘工作面的機器設備被大量埋藏,而且大量巷道被嚴重壓縮變形,有事甚至還會發(fā)生工作人員傷亡事故。由于近幾年我國煤礦開采深度不斷加深,對深度開采的生產(chǎn)條件也要求更高。其中主要是隨著煤礦開采深度逐漸加深和地質條件日益復雜,開采條件也面臨嚴峻挑戰(zhàn),深部開采的最大問題就是沖擊地壓帶來的危害,近幾年來,隨著井田開拓越深,發(fā)生地壓的礦井數(shù)量也呈現(xiàn)增多趨勢。如何能做到安全生產(chǎn),是每個深部礦井所要重點解決的難題,所以,基于對現(xiàn)實中煤礦面臨的地壓問題

3、,有必要深入了解沖擊地壓發(fā)生的機理,從而提出科學合理的預防治理措施,最大程度的解決沖擊的危害性。
　　本論文選取山東省梁寶寺煤礦為研究對象,但由于梁寶寺煤礦正在開采的工作面為3201、3301、3312、3316、3412、3416等,工作面較多,研究工作量較大,任務繁重,而且由于限制于一定的限制,所以本論文擬選取地質條件典型,發(fā)生沖擊地壓可能性較大的3416工作面為研究對象,進行工作面全程實時監(jiān)測,監(jiān)測周期為一個月,監(jiān)測內容主要

4、為每個工作面的頂、底板應力分布與變化情況,監(jiān)測沖擊地壓發(fā)生的具體位置,并測算出其強度大小;監(jiān)測采場工作面周圍巖層的三維破裂所存在的規(guī)律性,進而定性給出采場圍巖應力空間分布情況;確定工作面在掘進過程中,煤層超前破裂的范圍,從理論上預測煤與瓦斯突出時的情況;確定工作面采動時的高應力和高應力存在的差場,為及時預警沖擊地壓提供一定的依據(jù);確定礦柱和堅硬巖層破裂過程,為預測可能發(fā)生的礦震提供參考;監(jiān)測并確定巖體超前支承壓力影響區(qū)域范圍,以確定超前

5、支護所要滿足的合理參數(shù)以及區(qū)段礦柱設計尺寸;監(jiān)測并預報斷層存在的活化過程,預報斷層活化帶來的災害事故等。
　　BMS-II微地震監(jiān)測系統(tǒng)采用采區(qū)內集中式和采區(qū)間分布式兩種布置方案,對工作面前方300米范圍內沖擊地壓危險進行判斷,分別用于單個采場的沖擊地壓監(jiān)測和整個礦井區(qū)域范圍的沖擊地壓監(jiān)控。當井下震源發(fā)生震動后,震動便會產(chǎn)生電信號,電信號經(jīng)數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機,經(jīng)過震源定位,以平面、剖面形式展示在電腦主機上,從而可以清楚的

6、了解井下微地震事件的有關位置和能量等的詳細信息。對于監(jiān)測到的產(chǎn)生微震事件頻繁的區(qū)域,采用鉆屑法進一步監(jiān)測,若煤粉量超標,則立即停止該區(qū)域生產(chǎn)作業(yè),撤出人員,實施解危措施。
　　BM-SII微地震監(jiān)測系統(tǒng)的使用,在很大程度上簡化了鉆屑法監(jiān)測沖擊地壓的使用,它不但減輕了工人工作時的勞動強度,而且由于監(jiān)測精度的提高,也大大增加了工人的工作效率。
　　BM-SII微地震監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理:當有震動產(chǎn)生時,安裝在測區(qū)煤巖體中的微地震檢