巨厚砾岩孤岛工作面微震特征研究下载

weixin_39820780 2020-09-25 11:00:36

为有效防治巨厚砾岩孤岛工作面的冲击地压,运用微震监测技术,开展了针对千秋煤矿21141孤岛工作面的微震时空演化特征规律及周期来压与超前支承压力之间的相关性研究。结果表明,微震事件高发区域有3个:Ⅰ区为21141孤岛工作面前方50~300m范围内,Ⅱ区为21141孤岛工作面距采区胶带下山600~900m范围内,Ⅲ区为21采区下山煤柱区域,微震事件多发生在工作面前方的垮落带;顶板周期来压前,微震事件的频次、日累计能量有所增加,顶板来压期间,微震事件的频次、日累计能量都明显高于非来压期间的事件频次及能量;大部分冲击地压发生在超前支承压力峰值范围。
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为研究巨厚砾岩与大型逆冲断层控制下耿村煤矿13230工作面冲击地压发生机理,对其掘进与回采期间地质特征、微震时空演化、b值及能量特征和地表沉降变化特征展开现场实测分析。研究结果表明:F16断层逆冲滑移运动产生的高水平应力和巨厚砾岩大面积悬顶产生的高垂直应力为冲击地压孕灾提供了力源条件; 13230工作面掘进末期、开切眼及回采初期距离F16断层较远,断层滑移运动影响较小而巨厚砾岩运动作用影响较大,煤岩体能量增长式积聚最终诱发剧烈的冲击地压事故;随着13230工作面逐渐向断层靠近,断层滑移运动影响增强,地表抬升现象明显,煤岩体能量均匀性积聚最终诱发集中式较轻微的冲击显现。研究结果为巨厚砾岩和逆冲断层影响下13230工作面冲击地压发生机理的研究提供理论基础。

跃进煤矿23110工作面回采期间,运输顺槽曾发生多起冲击矿压现象。为研究工作面上覆巨厚砾岩对采动应力场及冲击矿压的影响,采用FLAC数值计算不同厚度的坚硬砾岩层对23130工作面回采期间的采动应力场演化规律。结果表明,工作面回采采动应力影响范围随砾岩厚度增加而增大,相邻工作面回采巷道区域承受高应力达到临界值易发生冲击矿压。工作面回采后相邻工作面一次实体煤最大垂直应力与采空区中线距离随砾岩厚度增大而减小。巨厚砾岩条件下,先前工作面的开挖对后续工作面的应力分布有重要影响。23130工作面下巷开挖之前已经处于高应力区域,造成其掘进时的冲击危险性大大增加。

针对跃进煤矿23130工作面下巷中间区域在巨厚上覆砾岩影响下发生多次冲击矿压事件的现象,对巨厚砾岩影响下的围岩高支承压力和高冲击危险性呈现集中分布的规律进行了研究。根据三维数值模拟研究结果,当两个或多个工作开采后,巨厚坚硬砾岩不能充分垮落,在采空区周边煤层中形成"O"型支承压力圈,巷道在采掘中应力和高冲击危险区域在中部区域危险性最大。通过电磁辐射监测和钻屑法的监测数据也说明巨厚砾岩影响下的巷道中间区域电磁辐射强度和钻屑量大于巷道两端。23130下巷在采掘过程中,中部区域多次冲击事件也证明了巨厚砾岩对围岩应力分布及冲击矿压影响的"O"型圈效应。研究成果对类似地质和开采条件下巨厚坚硬上覆岩层影响下的冲击矿压危险预警和防治具有一定的指导作用。

跃进煤矿23110工作面回采期间,运输顺槽曾发生多起冲击矿压现象。为研究工作面上覆巨厚砾岩对采动应力场及冲击矿压的影响,采用FLAC数值计算不同厚度的坚硬砾岩层对23130工作面回采期间的采动应力场演化规律。结果表明,工作面回采采动应力影响范围随砾岩厚度增加而增大,相邻工作面回采巷道区域承受高应力达到临界值,易发生冲击矿压。工作面回采后,相邻工作面一次实体煤最大垂直应力与采空区中线距离随砾岩厚度增大而减小。巨厚砾岩条件下,先前工作面的开挖对后续工作面的应力分布有重要影响。23130工作面下巷开挖之前已经处于高应力区域,造成其掘进时的冲击危险性大大增加。

跃进煤矿煤层具有强冲击倾向性。由于采区开采顺序不合理,致使该矿23070工作面形成孤岛开采,又因埋深较大,工作面上覆巨厚砾岩,掘进过程中发生冲击地压的危险性增大。在分析冲击危险性基础上,借助电磁辐射和微震监测进行有效预测预警,并采取了煤层注水、钻孔卸压、爆破卸压等冲击地压防治措施,实现了工作面安全顺利回采,取得了良好的经济和社会效益。

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