赵各庄矿3137工作面冲击地压监测方法研究

孙文锦 王桂洋

摘 要:赵各庄矿3137工作面属于深部孤岛工作面,地应力集中,存在较大冲击地压危险性。本文采用钻屑法和电磁辐射法进行冲击地压监测,为本区域冲击地压的防治提供了保障。根据对3137工作面冲击地压监测方法的研究与应用,对下一步高复杂应力条件下煤层开采具有一定的指导意义,同时,对于具有类似条件下的煤层开采,具有相应的借鉴作用。

关键词:深部冲击地压监测钻屑法电磁辐射法

中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0045-01

赵各庄煤矿3137工作面位于13水平西翼1石门12煤层,平均埋深1137m;煤厚9.7m;煤层倾角9°～32°,平均20°;煤岩层裂隙发育,面内小构造发育,地质构造复杂;属深部孤岛工作面。西至13西1石门上山,上山以西为3137西面于2003年至2009年回采完毕,东至东Ⅲ断层煤柱线。

1冲击地压监测技术

冲击地压现场监测采用钻屑法和电磁辐射方法进行。依据3137工作面区域情况和赵各庄矿开采历史长的现实,采用钻屑法、电磁辐射为主,应力变化方法为辅的主次监测方法,同时利用矿山地震灾害速报系统进行趋势预测[1]。

1.1 钻屑法监测

(1)监测方法。

对3137工作面回风巷、运输巷采面侧巷帮和工作面煤壁进行钻孔煤粉量监测[2],根据煤粉量大小判断其危险性,同时依据钻孔钻进过程的卡钻、吸钻等微冲击现象,进行冲击危险判定。在监测范围内每隔5m布置一个点进行钻屑法监测,监测巷道的内帮或者两帮的煤粉量大小。监测孔布置:钻孔直径42mm,孔深8m,间距5m,孔距底板1.2m左右,单排布置,钻孔方向为水平垂直巷帮,实施监测时按照由外向里的原则监测,确认无冲击危险后方可向里进一步实施。

(2)监测内容。

主要监测每米钻孔钻屑量,单位升或公斤,另外还需记录卡钻、孔内冲击等情况。

(3)临界指标。

钻屑量监测临界值如表1所示,4m以内包括4m为3.0kg/m,大于4m为4.0kg/m。

打眼过程中出现的钻杆跳动、卡钻、劈裂声和钻孔内微冲击等动力现象时,视为有动力现象危险。

根据以往12煤层钻屑法指标确定煤粉量临界指标,如果监测钻具参数发生变化时必须重新确定临界指标(动力显现区域测定)。当监测到的煤粉量超过上述临界指标时,应认为煤体处于临界危险状态,必须立即采取解危措施。

1.2 便携式电磁辐射监测

(1)监测方法。

通过近几年的研发,地球物理探测技术在动压危险性预测方面具有整体可靠性特点,其监测的范围比钻屑法扩大,可以深入到煤层20m范围,可靠性明显提高。在监测范围内每隔10m布置一站进行便携式电磁辐射监测,每个测站监测巷道两帮、底板、顶板(在卸压巷区域不监测顶板)等多个测点。采用KBD5矿用本安型电磁辐射仪进行监测,每班监测一次,每个点测量时间为2min。实施便携式电磁辐射监测时按照由外向里的原则顺序监测,确认无冲击危险后方可向里进一步实施;每个班要对能够监测的最里侧的测站向外的所有测站进行监测。

(2)监测指标。

监测指标包括:临界值法预报和动态趋势法预报。

临界值法预报:电磁辐射预报指标有幅值平均值、幅值最大值、脉冲数,首先分别标定三个预报参数的平均值,取平均值的1.3倍作为预警临界值。当电磁辐射强度或脉冲数超过设定的预警临界值时,判定为存在冲击危险。

动态趋势法预报:通过分析相同地点不同时间电磁辐射值的变化趋势和不同地点相同时间电磁辐射值的变化趋势进行危险预报。

当电磁辐射强度或脉冲数随时间呈现增长趋势时,或当电磁辐射强度或脉冲数先期随时间呈增长趋势,而后突然降低,之后又呈增长趋势时判定为存在冲击危险。

每天监测完升井后,及时处理监测数据并打印曲线,并根据预报指标进行冲击危险预报,发现问题及时反映给有关部门和领导。

2结语

(1)通过对3137工作面开采环境的分析,包括区域地应力分析和局部开采边界应力分析,为冲击地压监测方法的选择提供重要依据。

(2)根据3137工作面的赋存条件,在类比国内外冲击地压监测技术基础上,确定3137工作面冲击地压监测方法为钻屑法和电磁辐射法。

(3)钻屑法监测需要确定监测方法、监测内容和监测指标等参数。电磁辐射法需要确定其监测方法和监测指标等参数。

参考文献

[1] 潘立友,张立俊,刘先贵．冲击地压预测与防治实用技术[M]．徐州:中国矿业大学出版社,2006:25～34．

[2] 窦林名,何学秋．冲击地压预防治理论与技术[M]．徐州:中国矿业大学出版社,2001:19～46．