紅陽三礦1204-2工作面微震分布分階段顯現規律

張樂有，包鑫陽

（沈陽焦煤股份有限公司，遼寧沈陽 110100）

近年典型的沖擊地壓事故主要包括如下：2015年7月29日趙樓煤礦沖擊事故，三人受傷，接經濟損失93.87萬元；2017年11月11日紅陽三礦沖擊事故，造成10人死亡[1]；2018年10月20日龍鄆沖擊事故，造成20人死亡[2]。微震監測作為一種有效監測震動的技術手段，被眾多煤礦廣泛采用。根據微震震源分布的時空顯現規律，可以推演其與采礦行為的相關性，分析大能量震動事件發生的本質原因及其沖擊地壓災害發生的可能性及區域。本文基于微震監測數據，將該工作面開采過程中的微震分布特征進行了分階段分析，找出微震分布分階段顯現原因。

1 1204-2工作面概況

1204-2工作面2018年共計開采進度為923m，該工作面位于北三采區1206采空區北側，北三采區膠帶巷西側，北鄰北三采區1202采空區，其中回順0～900m區域北側為1202采空區，900m以外北側為未采動煤體。0～570m區域頂板為原生頂板，570m以外為保護層下開采。開切眼回風順槽端標高-983m，運輸順槽端標高-981m；該工作面開切眼長約126m，該工作面兩巷布置為東西向布置，工作面為仰斜開采。

2 工作面回采與微震關系對比分析

2.1 第一階段微震特征

第一階段為2018年1月至6月，微震次數很多，但單次的能量均較小，未出現106J以上能量事件。在該階段，1204-2工作面回順側為實體煤，運順側為1206采空區，微震事件集中分布在1204-2工作面前方煤體和運順側的1206采空區中。而此時工作面距1202采空區較遠，因此1202采空區的微震事件很少。在這個階段，1204-2周邊區域的壓力主要由工作面前方煤體和回順側的實體煤共同承擔，承壓面積較大，壓力比較分散，因此很少出現大能量事件。由于該階段壓力主要由回順側的實體煤和工作面前方煤體承擔，因此回順的壓力高于運順。運回順電磁強度數值對比可以驗證這一猜想。圖1為1204-2工作面該階段微震分布情況。

2.2 第二階段微震特征

第二階段為2018年7月，微震事件次數開始減少，單次微震能量開始上升，出現了一次140 000J的能量事件，微震事件的形式開始轉變為比較集中的能量較大的震動。七月，1204-2工作面回采到1202采空區和實體煤的交界附近，整個區域的承壓面積逐漸減小，壓力開始集中在工作面前方的煤體上，因此微震能量也開始集中，呈現次數減少但單次能量增大的現象，電磁輻射強度也隨之增大。工作面兩側地質條件逐漸接近，因此壓力也逐漸持平，運回順電磁強度逐漸持平驗證了這一推論。圖2為1204-2工作面7月份微震分布情況。

圖1 第一階段微震分布

圖2 第二階段微震分布

2.3 第三階段微震特征

第三階段為2018年8月以后，如圖3所示，工作面已回采至1202采空區，1204-2工作面兩側均為采空區，形成了孤島開采區域，工作面運輸順槽和回風順槽壓力逐漸持平，運回順電磁強度的數值也已經逐漸持平，驗證了這一觀點。微震次數較1—6月明顯降低，但單次能量較大，出現了9次106J以上的大能量震動事件，其中8次發生在11月和12月。這是由于工作面已回采至1202采空區，整個區域壓力只由工作面前方煤體承擔，承壓面積很小，因此容易產生能量積聚，進而引發大能量事件。而且從11月開始工作面上方逐漸轉化為原生頂板，失去了保護層的保護，壓力和能量更容易集中，發生的大能量事件也更頻繁。從10月開始，由于工作面逐漸接近原生煤體，超前應力開始有了較為明顯的分布規律，工作面超前區域內的壓力主要集中在距工作面30～50m，并且壓力還隨著工作面向原生煤的推進而逐漸升高。在該階段，由于回順480m有一處大斷層，運順460m處有一處小斷層，由于斷層阻斷了超前應力的傳導，因此這兩處形成了較為明顯的集中區域。

圖3 第三階段微震分布

3 結束語

1）工作面回采到不同地質條件區域時，應力的分布區域有明顯變化，超前應力主要集中在距工作面20～50m。

2）斷層會影響應力的傳導和分布，進而形成壓力集中區；保護層下開采，可有效降低應力在時間和空間上的集中，降低沖擊災害隱患。