龍家堡煤礦411回采期間的沖擊地壓集中動載荷監測

何云龍

（吉林省龍家堡礦業有限責任公司，長春 130500）

1 集中動載荷監測方法

能夠對遠場動載荷進行監測的主要監測系統大致可以分為微震監測系統、地音監測系統兩類。微震監測系統能夠得到震動位置、能量大小、發展趨勢等宏觀數據。而目前地音監測方法由于自動化程度高等特點可以應用于工作面及巷道尺度范圍的近場集中動載荷監測，也取得了顯著的應用效果[1]。上述兩種方法目前應用最為廣泛，但要真正發揮其優勢，還需要經驗的積累和專業知識的增加。

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

從監測范圍來說，微震監測系統能夠獲得區域大范圍內的巖層活動的相關信息，屬于區域大范圍內（礦井或采區）的監測手段；而地音監測能夠獲得煤巖體微破裂信息，但監測范圍小，屬于局部小范圍內（工作面、掘進面）的監測手段。從監測事件類型來看，微震監測的對象主要是震動比較強烈的、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生破壞的現象；而地音監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，煤巖裂隙擴張或產生局部破壞的現象，相比于微震現象，地音監測為小范圍內煤巖破壞前兆性的監測。

2 微震和地音監測方案

2.1 微震監測方案

微震監測法就是采用微震網絡進行現場實時監測，通過提供震源位置和發生時間來確定一個微震事件及其釋放的能量，進而統計微震活動性的強弱和頻率，并結合微震事件分布的位置判斷潛在的礦山動力災害活動（沖擊地壓）規律，通過識別礦山動力災害活動規律（沖擊地壓）實現危險性評價和預警。

龍家堡煤礦微震監測系統的當前布置情況如圖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，隨工作面推進會適時調整位置。另外5臺分別布置在-770變電所、-880回風下山、-880軌道下山、-950軌道下山和-1010運輸石門。

圖1 井田范圍微震監測系統布置圖

通過監測地震活動帶的活動規律，對沖擊地壓的預警有很重要的意義。具體監測過程應對以下內容進行分析：

①進行震源定位，劃定微震活動帶；

②微震活動在空間分布上的遷移性；

③強大微震活動地區的重復性和填空性；

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系；

⑤微震序列。

2.2 地音監測方案

地音監測系統的工作原理就是應用監測設備對現場的地音事件進行實時監測，經過長期監測后，可以在已有數據的基礎上，對下一時段內監測區域危險等級進行預測，從而實現對監測區域的危險性評價和預警。

該監測系統包括16個監測探頭。工作面回采期間，411運輸、回風順槽回采幫各布設3個地音監測探頭，具體位置如圖2所示。當工作面推進到距離最近探頭20m的時候，將最近一組探頭移至最遠探頭以外50m位置，以此方式循環移動傳感器。

根據龍家堡礦目前擁有的監測條件和現場實際情況，選擇微震監測、地音監測的監測手段。

3 411回采期間沖擊地壓防治方案

沖擊危險區分為靜態危險區和動態危險區。靜態危險區是指通過沖擊危險性評價獲得的危險區，是一種潛在的危險區，主要有地質、開采條件決定[2]，是一種已經顯現或將要顯現的危險區。

圖2 411工作面回采期間地音傳感器布置方案圖

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

動態危險區處理思路：依據沖擊地壓監測預警結果，根據危險區域不同危險等級實施與之對應的解危手段，通過改變煤體的物理性質，促使應力向深部轉移，從而達到解除沖擊危險的目的，其特點是解危。動態危險區主要包括地音監測預警系統發出的c級以上危險預警區域、煤粉量超標或有異常動力現象的區域等。解危手段主要采用大孔徑鉆孔或煤層爆破卸壓手段。

除了對預評價劃分出的危險區域進行常規防治、對監測預警給出危險區進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環境或特殊時期時需要做局部區域專項治理方案[3]，主要包括：斷層影響區域，留設底煤區域，巷道貫通區域，頂板來壓時期及工作面見方時期。