紅陽(yáng)三礦1204-2工作面微震分布分階段顯現(xiàn)規(guī)律

張樂有，包鑫陽(yáng)

（沈陽(yáng)焦煤股份有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110100）

近年典型的沖擊地壓事故主要包括如下：2015年7月29日趙樓煤礦沖擊事故，三人受傷，接經(jīng)濟(jì)損失93.87萬(wàn)元；2017年11月11日紅陽(yáng)三礦沖擊事故，造成10人死亡[1]；2018年10月20日龍鄆沖擊事故，造成20人死亡[2]。微震監(jiān)測(cè)作為一種有效監(jiān)測(cè)震動(dòng)的技術(shù)手段，被眾多煤礦廣泛采用。根據(jù)微震震源分布的時(shí)空顯現(xiàn)規(guī)律，可以推演其與采礦行為的相關(guān)性，分析大能量震動(dòng)事件發(fā)生的本質(zhì)原因及其沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生的可能性及區(qū)域。本文基于微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將該工作面開采過(guò)程中的微震分布特征進(jìn)行了分階段分析，找出微震分布分階段顯現(xiàn)原因。

1 1204-2工作面概況

1204-2工作面2018年共計(jì)開采進(jìn)度為923m，該工作面位于北三采區(qū)1206采空區(qū)北側(cè)，北三采區(qū)膠帶巷西側(cè)，北鄰北三采區(qū)1202采空區(qū)，其中回順0～900m區(qū)域北側(cè)為1202采空區(qū)，900m以外北側(cè)為未采動(dòng)煤體。0～570m區(qū)域頂板為原生頂板，570m以外為保護(hù)層下開采。開切眼回風(fēng)順槽端標(biāo)高-983m，運(yùn)輸順槽端標(biāo)高-981m；該工作面開切眼長(zhǎng)約126m，該工作面兩巷布置為東西向布置，工作面為仰斜開采。

2 工作面回采與微震關(guān)系對(duì)比分析

2.1 第一階段微震特征

第一階段為2018年1月至6月，微震次數(shù)很多，但單次的能量均較小，未出現(xiàn)106J以上能量事件。在該階段，1204-2工作面回順側(cè)為實(shí)體煤，運(yùn)順側(cè)為1206采空區(qū)，微震事件集中分布在1204-2工作面前方煤體和運(yùn)順側(cè)的1206采空區(qū)中。而此時(shí)工作面距1202采空區(qū)較遠(yuǎn)，因此1202采空區(qū)的微震事件很少。在這個(gè)階段，1204-2周邊區(qū)域的壓力主要由工作面前方煤體和回順側(cè)的實(shí)體煤共同承擔(dān)，承壓面積較大，壓力比較分散，因此很少出現(xiàn)大能量事件。由于該階段壓力主要由回順側(cè)的實(shí)體煤和工作面前方煤體承擔(dān)，因此回順的壓力高于運(yùn)順。運(yùn)回順電磁強(qiáng)度數(shù)值對(duì)比可以驗(yàn)證這一猜想。圖1為1204-2工作面該階段微震分布情況。

2.2 第二階段微震特征

第二階段為2018年7月，微震事件次數(shù)開始減少，單次微震能量開始上升，出現(xiàn)了一次140 000J的能量事件，微震事件的形式開始轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^集中的能量較大的震動(dòng)。七月，1204-2工作面回采到1202采空區(qū)和實(shí)體煤的交界附近，整個(gè)區(qū)域的承壓面積逐漸減小，壓力開始集中在工作面前方的煤體上，因此微震能量也開始集中，呈現(xiàn)次數(shù)減少但單次能量增大的現(xiàn)象，電磁輻射強(qiáng)度也隨之增大。工作面兩側(cè)地質(zhì)條件逐漸接近，因此壓力也逐漸持平，運(yùn)回順電磁強(qiáng)度逐漸持平驗(yàn)證了這一推論。圖2為1204-2工作面7月份微震分布情況。

圖1 第一階段微震分布

圖2 第二階段微震分布

2.3 第三階段微震特征

第三階段為2018年8月以后，如圖3所示，工作面已回采至1202采空區(qū)，1204-2工作面兩側(cè)均為采空區(qū)，形成了孤島開采區(qū)域，工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽壓力逐漸持平，運(yùn)回順電磁強(qiáng)度的數(shù)值也已經(jīng)逐漸持平，驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。微震次數(shù)較1—6月明顯降低，但單次能量較大，出現(xiàn)了9次106J以上的大能量震動(dòng)事件，其中8次發(fā)生在11月和12月。這是由于工作面已回采至1202采空區(qū)，整個(gè)區(qū)域壓力只由工作面前方煤體承擔(dān)，承壓面積很小，因此容易產(chǎn)生能量積聚，進(jìn)而引發(fā)大能量事件。而且從11月開始工作面上方逐漸轉(zhuǎn)化為原生頂板，失去了保護(hù)層的保護(hù)，壓力和能量更容易集中，發(fā)生的大能量事件也更頻繁。從10月開始，由于工作面逐漸接近原生煤體，超前應(yīng)力開始有了較為明顯的分布規(guī)律，工作面超前區(qū)域內(nèi)的壓力主要集中在距工作面30～50m，并且壓力還隨著工作面向原生煤的推進(jìn)而逐漸升高。在該階段，由于回順480m有一處大斷層，運(yùn)順460m處有一處小斷層，由于斷層阻斷了超前應(yīng)力的傳導(dǎo)，因此這兩處形成了較為明顯的集中區(qū)域。

圖3 第三階段微震分布

3 結(jié)束語(yǔ)

1）工作面回采到不同地質(zhì)條件區(qū)域時(shí)，應(yīng)力的分布區(qū)域有明顯變化，超前應(yīng)力主要集中在距工作面20～50m。

2）斷層會(huì)影響應(yīng)力的傳導(dǎo)和分布，進(jìn)而形成壓力集中區(qū)；保護(hù)層下開采，可有效降低應(yīng)力在時(shí)間和空間上的集中，降低沖擊災(zāi)害隱患。