深井多煤層聯(lián)合開采微震類型研究

摘 要：隨著經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，我國社會發(fā)展對于資源的需求越來越多，煤炭資源的開采速度也越來越快，可以說是維持我國能源穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的一個支柱型產(chǎn)業(yè)。而隨著煤炭開采深度的不斷增加，在深井開采過程中，往往會遇到礦震問題，對采礦人員的人身安全造成嚴重威脅。文章結(jié)合深井多煤層聯(lián)合開采的情況，利用相關(guān)的理論知識，對微震現(xiàn)象的原理、類型、規(guī)律等進行了分析，并探討了其對于采礦活動的影響，為安全生產(chǎn)提供了相應(yīng)的保證。

關(guān)鍵詞：深井；多煤層；聯(lián)合開采；微震類型

在我國不可再生能源的消費比例中，煤炭占據(jù)了70%以上的比例，對于我國經(jīng)濟發(fā)展的重要性是不言而喻的。而隨著社會對于煤炭需求的日益增加，煤炭的開采量不斷增大，開采深度也越來越深。在這樣的情況下，礦井圍巖應(yīng)力增高，沖擊礦壓問題也成為較為嚴峻的問題，礦震在深井開采中嚴重影響著安全生產(chǎn)的進行。因此，相關(guān)工作人員必須針對礦震問題，進行嚴格地分析和研究。下面以某煤礦深井多煤層的開采為例，對微震類型進行研究。

1 煤礦概況

該煤礦為多層煤礦，采煤層可以分為數(shù)層，其中前三層儲煤呈北傾趨勢，距離地表較近，可以簡單開挖后進行露天開采，目前也已經(jīng)開采完畢。4～8層屬于淺層開采，距離地面約30～80m，其開采也相對簡單。9～11層屬于當(dāng)前開采的重點煤層，煤層平均厚度為6.5m，屬于厚煤層，結(jié)構(gòu)簡單，煤層相對穩(wěn)定。但是，由于礦井是主副斜井加回風(fēng)立井，采用兩進一回的通風(fēng)方式，距離地面超過100m，屬于深井多煤層聯(lián)合開采，如果出現(xiàn)礦震，對于煤礦開采人員的人身安全有著巨大的威脅。因此，需要對微震原因、類型等進行分析，切實保證生產(chǎn)安全。

2 開采深度的影響

對于具有沖擊傾向的煤巖層，通常情況下，只有在開采深度超過500m之后，其沖擊的危險性才會顯著提高，小于500m雖然也存在一定的風(fēng)險，但是仍屬于可以控制和預(yù)防的范疇。經(jīng)過相關(guān)的測量，該井現(xiàn)有工作面的開采深度為100m左右，并沒有超過這個界限，因此也并不具備發(fā)生沖擊地壓的限定條件。

3 開采技術(shù)的影響

開采技術(shù)對于深井開采的安全性影響是十分巨大的，因此需要重點進行分析。在該煤礦的深井開采過程中，可能引發(fā)礦震的因素主要包括以下幾點：

3.1 頂板復(fù)合沉降的影響和周期破碎

在進行深井開采時，由于采空區(qū)域使用的頂板出現(xiàn)沉降，使得拖曳煤柱區(qū)的頂板產(chǎn)生了相應(yīng)的拉張作用，由于開采深度的增大，兩個煤層之間的符合沉降也會變大，從而使得頂板受到的拉力增大，底板受壓破碎，從而引發(fā)巖體的破碎，導(dǎo)致微震現(xiàn)象的發(fā)生。這里對煤層進行分組，設(shè)4～8層為丁，9～11層為戊，11層以下煤層為己。

由于主要開采面位于9～11層，則主要對戊組工作面的開采活動進行分析。在煤礦開采過程中，由于受到各種因素的影響，已經(jīng)出現(xiàn)過多次礦震情況，結(jié)合實際開采狀況進行分析，排除施工因素的影響，主要對尚無開采活動的區(qū)域進行分析，也就是與己組工作面相接的區(qū)域。結(jié)合之前的微震活動規(guī)律，隨機選擇該區(qū)域連續(xù)五日的頻次活動進行分析。通過對相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析和研究，在該區(qū)域的微震震源的深度范圍內(nèi)，存在著兩個比較明顯的震源中心，尤其是工作面鄰近工業(yè)廣場保護煤柱邊緣的部分，更為顯著。這就表明該工作面在開采活動的影響下，底板的一部分和頂板的大部分出現(xiàn)了破裂，進而引發(fā)了微震的發(fā)生。

3.2 孤島工作面

由于開采環(huán)境的特殊性，該組在開采過程中形成了孤島工作面，使得局部的應(yīng)力迅速增大。在開采活動中己組工作面中呈條帶狀分布著較強的礦震，初步判定極大可能是由于頂板存在的戊組孤島工作面所致。

3.3 下分層工作面的切眼外錯

在開采活動中，開采工作面曾連續(xù)多次出現(xiàn)微震現(xiàn)象，導(dǎo)致開采工作多次緊急停工，嚴重影響了生產(chǎn)的順利進行。在發(fā)生礦震的位置，切眼外錯分層的切眼深度為25m～30m，并且存在孤島工作面，經(jīng)過分析，微震產(chǎn)生的原因應(yīng)該是應(yīng)力的疊加造成了局部應(yīng)力的增強，區(qū)域巖體無法承受過大的壓力，產(chǎn)生破裂所致。

3.4 上分層工作面遺留煤柱

在產(chǎn)生微震的原因方面，上分層工作面遺留的煤柱也可能成為重要因素。由于煤層停采之后，受開采技術(shù)和相關(guān)因素的限制，會在停采線至外段綜采開采切眼之間遺留相應(yīng)的煤柱，極可能造成應(yīng)力的集中，引發(fā)礦震。

4 地質(zhì)條件的影響

在開采工作面內(nèi)，沿切眼內(nèi)側(cè)的斷層延伸方向，存在一個北東向的強礦震集中分布帶，震源平面向著西南方向傾斜，加上該地地質(zhì)構(gòu)造受到炮采時震動的影響，形成了一定的松動和破壞，抗干擾能力降低，可以由此推測出，在斷裂帶的兩側(cè)部分，地質(zhì)條件相對較差，并且存在一定的延伸，在這種地質(zhì)條件的影響下，極有可能引發(fā)工作面內(nèi)高能量微震的反復(fù)發(fā)生。結(jié)合以往的微震情況和對地質(zhì)構(gòu)造的分析，引發(fā)礦震的強度最高可以達到MLl.4（3.2X105J）。

同時，在戊組小斷層帶中，存在一個北東向分布的礦震集中帶，在開采過程中，也曾經(jīng)多次引發(fā)強礦震，且礦震強度一度達到MLl.9（3.7X106J）。由此可以推測，在今后的開采過程中，受地質(zhì)條件的影響，仍然可能發(fā)生較強的礦震，需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

5 結(jié)束語

結(jié)合上文的分析和研究，可以看出，就目前而言，深井多煤層聯(lián)合開采的微震類型主要有四種，分別為：

（1）頂板運動和沉降誘發(fā)型礦震、巖爆和沖擊地壓。在該煤礦的開采過程中，鄰近工業(yè)廣場煤柱邊緣區(qū)域，其基本頂彎曲下沉拖曳和周期破斷，可以對多個工作面產(chǎn)生顯著的影響，從而導(dǎo)致該區(qū)域出現(xiàn)礦震、巖爆和沖擊地壓。

（2）局部應(yīng)力疊加產(chǎn)生的煤體壓縮型沖擊低壓。下分層切眼或停采線外錯、上分層工作面遺留煤柱以及上個煤層組遺留的孤島工作面，都可能造成開采過程中局部應(yīng)力的集中和增大，在開采過程中，如果沒有相應(yīng)的應(yīng)對措施，可能引發(fā)煤體壓縮型沖擊地壓。

（3）斷層活化運動型礦震和沖擊地壓。在斷層附近進行煤礦的開采活動時，由于施工的影響，可能引發(fā)已有斷層的活動，進而發(fā)生礦震。針對斷層的大小，誘發(fā)礦震的危險性也有著一定的差別。對于大型斷層，其安全距離為300m，而對于小型斷層，其安全距離為100m，在開采過程中，要對斷層情況進行詳細分析，切實保證在安全距離外進行開采。

（4）深部爆破施工誘發(fā)型巖爆。主要是指在煤礦開采過程中，使用雷管進行爆破施工時引發(fā)的微震，這種情況屬于人為因素，可以通過細致的計算、分析等，將影響降到最小，而且可以提前進行預(yù)防，因此一般情況下可以忽略。

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