趙各莊礦3137工作面沖擊地壓監測方法研究

孫文錦 王桂洋

摘 要:趙各莊礦3137工作面屬于深部孤島工作面,地應力集中,存在較大沖擊地壓危險性。本文采用鉆屑法和電磁輻射法進行沖擊地壓監測,為本區域沖擊地壓的防治提供了保障。根據對3137工作面沖擊地壓監測方法的研究與應用,對下一步高復雜應力條件下煤層開采具有一定的指導意義,同時,對于具有類似條件下的煤層開采,具有相應的借鑒作用。

關鍵詞:深部沖擊地壓監測鉆屑法電磁輻射法

中圖分類號:TD353 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0045-01

趙各莊煤礦3137工作面位于13水平西翼1石門12煤層,平均埋深1137m;煤厚9.7m;煤層傾角9°～32°,平均20°;煤巖層裂隙發育,面內小構造發育,地質構造復雜;屬深部孤島工作面。西至13西1石門上山,上山以西為3137西面于2003年至2009年回采完畢,東至東Ⅲ斷層煤柱線。

1沖擊地壓監測技術

沖擊地壓現場監測采用鉆屑法和電磁輻射方法進行。依據3137工作面區域情況和趙各莊礦開采歷史長的現實,采用鉆屑法、電磁輻射為主,應力變化方法為輔的主次監測方法,同時利用礦山地震災害速報系統進行趨勢預測[1]。

1.1 鉆屑法監測

(1)監測方法。

對3137工作面回風巷、運輸巷采面側巷幫和工作面煤壁進行鉆孔煤粉量監測[2],根據煤粉量大小判斷其危險性,同時依據鉆孔鉆進過程的卡鉆、吸鉆等微沖擊現象,進行沖擊危險判定。在監測范圍內每隔5m布置一個點進行鉆屑法監測,監測巷道的內幫或者兩幫的煤粉量大小。監測孔布置:鉆孔直徑42mm,孔深8m,間距5m,孔距底板1.2m左右,單排布置,鉆孔方向為水平垂直巷幫,實施監測時按照由外向里的原則監測,確認無沖擊危險后方可向里進一步實施。

(2)監測內容。

主要監測每米鉆孔鉆屑量,單位升或公斤,另外還需記錄卡鉆、孔內沖擊等情況。

(3)臨界指標。

鉆屑量監測臨界值如表1所示,4m以內包括4m為3.0kg/m,大于4m為4.0kg/m。

打眼過程中出現的鉆桿跳動、卡鉆、劈裂聲和鉆孔內微沖擊等動力現象時,視為有動力現象危險。

根據以往12煤層鉆屑法指標確定煤粉量臨界指標,如果監測鉆具參數發生變化時必須重新確定臨界指標(動力顯現區域測定)。當監測到的煤粉量超過上述臨界指標時,應認為煤體處于臨界危險狀態,必須立即采取解危措施。

1.2 便攜式電磁輻射監測

(1)監測方法。

通過近幾年的研發,地球物理探測技術在動壓危險性預測方面具有整體可靠性特點,其監測的范圍比鉆屑法擴大,可以深入到煤層20m范圍,可靠性明顯提高。在監測范圍內每隔10m布置一站進行便攜式電磁輻射監測,每個測站監測巷道兩幫、底板、頂板(在卸壓巷區域不監測頂板)等多個測點。采用KBD5礦用本安型電磁輻射儀進行監測,每班監測一次,每個點測量時間為2min。實施便攜式電磁輻射監測時按照由外向里的原則順序監測,確認無沖擊危險后方可向里進一步實施;每個班要對能夠監測的最里側的測站向外的所有測站進行監測。

(2)監測指標。

監測指標包括:臨界值法預報和動態趨勢法預報。

臨界值法預報:電磁輻射預報指標有幅值平均值、幅值最大值、脈沖數,首先分別標定三個預報參數的平均值,取平均值的1.3倍作為預警臨界值。當電磁輻射強度或脈沖數超過設定的預警臨界值時,判定為存在沖擊危險。

動態趨勢法預報:通過分析相同地點不同時間電磁輻射值的變化趨勢和不同地點相同時間電磁輻射值的變化趨勢進行危險預報。

當電磁輻射強度或脈沖數隨時間呈現增長趨勢時,或當電磁輻射強度或脈沖數先期隨時間呈增長趨勢,而后突然降低,之后又呈增長趨勢時判定為存在沖擊危險。

每天監測完升井后,及時處理監測數據并打印曲線,并根據預報指標進行沖擊危險預報,發現問題及時反映給有關部門和領導。

2結語

(1)通過對3137工作面開采環境的分析,包括區域地應力分析和局部開采邊界應力分析,為沖擊地壓監測方法的選擇提供重要依據。

(2)根據3137工作面的賦存條件,在類比國內外沖擊地壓監測技術基礎上,確定3137工作面沖擊地壓監測方法為鉆屑法和電磁輻射法。

(3)鉆屑法監測需要確定監測方法、監測內容和監測指標等參數。電磁輻射法需要確定其監測方法和監測指標等參數。

參考文獻

[1] 潘立友,張立俊,劉先貴．沖擊地壓預測與防治實用技術[M]．徐州:中國礦業大學出版社,2006:25～34．

[2] 竇林名,何學秋．沖擊地壓預防治理論與技術[M]．徐州:中國礦業大學出版社,2001:19～46．