何云龍

【摘 要】巖體破碎前常產(chǎn)生微小破裂，有時還會發(fā)出響聲和產(chǎn)生微震，因此可用集中動載荷監(jiān)測預(yù)報沖擊地壓。微震監(jiān)測技術(shù)配合地音監(jiān)測技術(shù)，不僅在時間上對沖擊危險起到了即時預(yù)測，而且在空間上對沖擊危險起到了從局部預(yù)測到區(qū)域預(yù)測的分級預(yù)測效果。

【Abstract】Small breakage often occurs before rock breaking， sometimes it makes noise and produces microtremors. Therefore， concentrated dynamic load can be used to monitor and predict rock burst. The coordination of microseismic monitoring technology and geophone monitoring technology can not only predict the impact risk in time， but also play a hierarchical prediction effect from local prediction to regional prediction in space.

【關(guān)鍵詞】微震；地音；監(jiān)測

【Keywords】 microseismic； geophone； monitor

【中圖分類號】TP311.13； TD50 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0181-02

1 集中動載荷監(jiān)測方法

能夠?qū)h(yuǎn)場動載荷進(jìn)行監(jiān)測的主要監(jiān)測系統(tǒng)大致可以分為微震監(jiān)測系統(tǒng)、地音監(jiān)測系統(tǒng)兩類。微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠得到震動位置、能量大小、發(fā)展趨勢等宏觀數(shù)據(jù)。而目前地音監(jiān)測方法由于自動化程度高等特點可以應(yīng)用于工作面及巷道尺度范圍的近場集中動載荷監(jiān)測，也取得了顯著的應(yīng)用效果[1]。上述兩種方法目前應(yīng)用最為廣泛，但要真正發(fā)揮其優(yōu)勢，還需要經(jīng)驗的積累和專業(yè)知識的增加。

采用微震監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測大范圍堅硬厚巖層斷裂、斷層活化、煤柱失穩(wěn)等所產(chǎn)生的動載荷；采用地音監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測小范圍煤巖體破裂所產(chǎn)生的動載荷。

從監(jiān)測范圍來說，微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠獲得區(qū)域大范圍內(nèi)的巖層活動的相關(guān)信息，屬于區(qū)域大范圍內(nèi)（礦井或采區(qū)）的監(jiān)測手段；而地音監(jiān)測能夠獲得煤巖體微破裂信息，但監(jiān)測范圍小，屬于局部小范圍內(nèi)（工作面、掘進(jìn)面）的監(jiān)測手段。從監(jiān)測事件類型來看，微震監(jiān)測的對象主要是震動比較強(qiáng)烈的、震動頻率通常小于150Hz的事件，屬于微震（簡稱MS）范疇，一般為大范圍裂隙貫通并產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象；而地音監(jiān)測的對象主要是能量比較弱的，通常為煤巖體在受力過程中，煤巖裂隙擴(kuò)張或產(chǎn)生局部破壞的現(xiàn)象，相比于微震現(xiàn)象，地音監(jiān)測為小范圍內(nèi)煤巖破壞前兆性的監(jiān)測。

2 微震和地音監(jiān)測方案

2.1 微震監(jiān)測方案

微震監(jiān)測法就是采用微震網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)場實時監(jiān)測，通過提供震源位置和發(fā)生時間來確定一個微震事件及其釋放的能量，進(jìn)而統(tǒng)計微震活動性的強(qiáng)弱和頻率，并結(jié)合微震事件分布的位置判斷潛在的礦山動力災(zāi)害活動（沖擊地壓）規(guī)律，通過識別礦山動力災(zāi)害活動規(guī)律（沖擊地壓）實現(xiàn)危險性評價和預(yù)警。

龍家堡煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)的當(dāng)前布置情況如圖1所示。目前共布置15臺拾震器，其中10臺分別布置在411和2011工作面兩順槽中，隨工作面推進(jìn)會適時調(diào)整位置。另外5臺分別布置在-770變電所、-880回風(fēng)下山、-880軌道下山、-950軌道下山和-1010運(yùn)輸石門。

通過監(jiān)測地震活動帶的活動規(guī)律，對沖擊地壓的預(yù)警有很重要的意義。具體監(jiān)測過程應(yīng)對以下內(nèi)容進(jìn)行分析：

①進(jìn)行震源定位，劃定微震活動帶；

②微震活動在空間分布上的遷移性；

③強(qiáng)大微震活動地區(qū)的重復(fù)性和填空性；

④微震小事件震中分布面積的變化與大事件震級和位置的關(guān)系；

⑤微震序列。

2.2 地音監(jiān)測方案

地音監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理就是應(yīng)用監(jiān)測設(shè)備對現(xiàn)場的地音事件進(jìn)行實時監(jiān)測，經(jīng)過長期監(jiān)測后，可以在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對下一時段內(nèi)監(jiān)測區(qū)域危險等級進(jìn)行預(yù)測，從而實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的危險性評價和預(yù)警。

該監(jiān)測系統(tǒng)包括16個監(jiān)測探頭。工作面回采期間，411運(yùn)輸、回風(fēng)順槽回采幫各布設(shè)3個地音監(jiān)測探頭，具體位置如圖2所示。當(dāng)工作面推進(jìn)到距離最近探頭20m的時候，將最近一組探頭移至最遠(yuǎn)探頭以外50m位置，以此方式循環(huán)移動傳感器。

根據(jù)龍家堡礦目前擁有的監(jiān)測條件和現(xiàn)場實際情況，選擇微震監(jiān)測、地音監(jiān)測的監(jiān)測手段。

3 411回采期間沖擊地壓防治方案

沖擊危險區(qū)分為靜態(tài)危險區(qū)和動態(tài)危險區(qū)。靜態(tài)危險區(qū)是指通過沖擊危險性評價獲得的危險區(qū)，是一種潛在的危險區(qū)，主要有地質(zhì)、開采條件決定[2]，是一種已經(jīng)顯現(xiàn)或?qū)⒁@現(xiàn)的危險區(qū)。

靜態(tài)危險區(qū)處理思路：在工作面回采過程中，對沖擊危險性預(yù)評價所劃分出的危險區(qū)域進(jìn)行預(yù)卸壓處理，通過改變煤體的物理性質(zhì)，降低沖擊傾向指標(biāo)，從而達(dá)到消除沖擊危險的目的。其特點是預(yù)卸壓，主要采用工作面超前兩順槽煤層大直徑鉆孔卸壓、爆破卸壓等常規(guī)防治方法。

動態(tài)危險區(qū)處理思路：依據(jù)沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警結(jié)果，根據(jù)危險區(qū)域不同危險等級實施與之對應(yīng)的解危手段，通過改變煤體的物理性質(zhì)，促使應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到解除沖擊危險的目的，其特點是解危。動態(tài)危險區(qū)主要包括地音監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出的c級以上危險預(yù)警區(qū)域、煤粉量超標(biāo)或有異常動力現(xiàn)象的區(qū)域等。解危手段主要采用大孔徑鉆孔或煤層爆破卸壓手段。

除了對預(yù)評價劃分出的危險區(qū)域進(jìn)行常規(guī)防治、對監(jiān)測預(yù)警給出危險區(qū)進(jìn)行及時解危這兩種沖擊地壓防治方法外，回采過程中遇到特殊地質(zhì)環(huán)境或特殊時期時需要做局部區(qū)域?qū)ｍ椫卫矸桨竅3]，主要包括：斷層影響區(qū)域，留設(shè)底煤區(qū)域，巷道貫通區(qū)域，頂板來壓時期及工作面見方時期。

【參考文獻(xiàn)】

【1】潘一山，章夢濤.沖擊地壓失穩(wěn)理論的解析分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1996（S1）：504-510.

【2】竇林名.沖擊礦壓防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

【3】潘立友.沖擊地壓前兆信息的可識別性研究及應(yīng)用[D].泰安：山東科技大學(xué)，2003.