龙家堡煤矿411回采期间的冲击地压集中动载荷监测

何云龙

（吉林省龙家堡矿业有限责任公司，长春 130500）

1 集中动载荷监测方法

能够对远场动载荷进行监测的主要监测系统大致可以分为微震监测系统、地音监测系统两类。微震监测系统能够得到震动位置、能量大小、发展趋势等宏观数据。而目前地音监测方法由于自动化程度高等特点可以应用于工作面及巷道尺度范围的近场集中动载荷监测，也取得了显著的应用效果[1]。上述两种方法目前应用最为广泛，但要真正发挥其优势，还需要经验的积累和专业知识的增加。

采用微震监测系统来监测大范围坚硬厚岩层断裂、断层活化、煤柱失稳等所产生的动载荷；采用地音监测系统来监测小范围煤岩体破裂所产生的动载荷。

从监测范围来说，微震监测系统能够获得区域大范围内的岩层活动的相关信息，属于区域大范围内（矿井或采区）的监测手段；而地音监测能够获得煤岩体微破裂信息，但监测范围小，属于局部小范围内（工作面、掘进面）的监测手段。从监测事件类型来看，微震监测的对象主要是震动比较强烈的、震动频率通常小于150Hz的事件，属于微震（简称MS）范畴，一般为大范围裂隙贯通并产生破坏的现象；而地音监测的对象主要是能量比较弱的，通常为煤岩体在受力过程中，煤岩裂隙扩张或产生局部破坏的现象，相比于微震现象，地音监测为小范围内煤岩破坏前兆性的监测。

2 微震和地音监测方案

2.1 微震监测方案

微震监测法就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件及其释放的能量，进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动（冲击地压）规律，通过识别矿山动力灾害活动规律（冲击地压）实现危险性评价和预警。

龙家堡煤矿微震监测系统的当前布置情况如图1所示。目前共布置15台拾震器，其中10台分别布置在411和2011工作面两顺槽中，随工作面推进会适时调整位置。另外5台分别布置在-770变电所、-880回风下山、-880轨道下山、-950轨道下山和-1010运输石门。

图1 井田范围微震监测系统布置图

通过监测地震活动带的活动规律，对冲击地压的预警有很重要的意义。具体监测过程应对以下内容进行分析：

①进行震源定位，划定微震活动带；

②微震活动在空间分布上的迁移性；

③强大微震活动地区的重复性和填空性；

④微震小事件震中分布面积的变化与大事件震级和位置的关系；

⑤微震序列。

2.2 地音监测方案

地音监测系统的工作原理就是应用监测设备对现场的地音事件进行实时监测，经过长期监测后，可以在已有数据的基础上，对下一时段内监测区域危险等级进行预测，从而实现对监测区域的危险性评价和预警。

该监测系统包括16个监测探头。工作面回采期间，411运输、回风顺槽回采帮各布设3个地音监测探头，具体位置如图2所示。当工作面推进到距离最近探头20m的时候，将最近一组探头移至最远探头以外50m位置，以此方式循环移动传感器。

根据龙家堡矿目前拥有的监测条件和现场实际情况，选择微震监测、地音监测的监测手段。

3 411回采期间冲击地压防治方案

冲击危险区分为静态危险区和动态危险区。静态危险区是指通过冲击危险性评价获得的危险区，是一种潜在的危险区，主要有地质、开采条件决定[2]，是一种已经显现或将要显现的危险区。

图2 411工作面回采期间地音传感器布置方案图

静态危险区处理思路：在工作面回采过程中，对冲击危险性预评价所划分出的危险区域进行预卸压处理，通过改变煤体的物理性质，降低冲击倾向指标，从而达到消除冲击危险的目的。其特点是预卸压，主要采用工作面超前两顺槽煤层大直径钻孔卸压、爆破卸压等常规防治方法。

动态危险区处理思路：依据冲击地压监测预警结果，根据危险区域不同危险等级实施与之对应的解危手段，通过改变煤体的物理性质，促使应力向深部转移，从而达到解除冲击危险的目的，其特点是解危。动态危险区主要包括地音监测预警系统发出的c级以上危险预警区域、煤粉量超标或有异常动力现象的区域等。解危手段主要采用大孔径钻孔或煤层爆破卸压手段。

除了对预评价划分出的危险区域进行常规防治、对监测预警给出危险区进行及时解危这两种冲击地压防治方法外，回采过程中遇到特殊地质环境或特殊时期时需要做局部区域专项治理方案[3]，主要包括：断层影响区域，留设底煤区域，巷道贯通区域，顶板来压时期及工作面见方时期。