近直立煤層沖擊地壓前后地音演化規律研究

孔令宇

摘 要：為了解決近直立煤層沖擊地壓監測預警的難題，以烏東煤礦近直立煤層為工程背景，研究+450水平B3+6綜放面歷次沖擊地壓前后地音事件能量和頻次的演化規律，識別沖擊地壓前兆信息。

關鍵詞：近直立煤層;沖擊地壓;地音;前兆信息

一、工作面地質及開采條件

烏東煤礦位于八道灣向斜南翼，含煤地層是中侏羅統的西山窯組，呈北東～南西向帶狀展布。烏東煤礦南采區賦存有B1+2和B3+6煤層，兩煤層傾角在85°～90°，屬于典型的近直立煤層，兩煤層之間為厚度50～100 m的中間巖柱，如圖1所示。南采區最大水平主應力方向總體上為西北-東南，最大主應力約為自重應力1.74-1.90倍，呈現出明顯的水平構造應力場特征。

（一）地音監測系統及探頭布置

圖1a為11.24沖擊地壓和2.1沖擊地壓前的地音傳感器布置方案，9-1和9-2傳感器均布置在B6巷側的煤體上。圖2c為4.26沖擊地壓前的布置方案，9-4和9-6傳感器布置在頂板上，9-2和9-3傳感器布置在B6巷側的煤體上。

二、沖擊地壓前后地音演化規律

煤巖體內部發生宏觀破裂，可能誘導煤巖內部集中的應力波瞬間釋放，造成沖擊顯現。煤巖體宏觀破裂之前有煤巖體內部微觀裂隙的發展貫通[15]，微破裂大量出現的現象，這一現象使得地音信號大量產生。地音事件能量和脈沖次數的大小反應了煤巖內部微破裂強度的大小。地音事件的能量和脈沖次數作為反應煤巖體內部微破裂強度的參量，對于沖擊地壓前兆信息的研究具有重要意義。

基于烏東煤礦+450水平三次沖擊地壓事件，以五天為時間窗，研究沖擊地壓地音能量和脈沖次數演化規律。圖4和圖5分別為工作面歷次沖擊地壓地音能量和脈沖次數演化規律分析。

從地音事件能量趨勢來看，地音能量在沖擊地壓之前兩天先經歷一個能量相對較低且波動趨勢較小的過程，屬于地音事件活動性的平靜期。在經歷了一個地音事件平靜期后，在沖擊地壓發生當日出現能量快速上升的趨勢，沖擊地壓發生時，地音能量達到一個高峰，地音事件活動性的快速增強，預示著煤巖體內部微破裂頻發，容易產生宏觀破裂誘導沖擊地壓發生。從五天時間窗來看，地音能量在沖擊地壓前4天先出現波動較大的區段。

從地音事件脈沖次數趨勢來看，在沖擊地壓之前4天時間窗內脈沖次數變化幅度較大。在沖擊地壓發生前4天，脈沖次數趨勢由大幅度波動向平穩過渡或由平穩過渡到大幅度波動。

地音能量在沖擊地壓前的演化規律說明沖擊地壓前煤巖體內部微破裂活動經歷三個時期，活動強烈期-活動平靜期-活動強烈期。地音活動由平靜期向強烈期轉變之后，極易誘導沖擊地壓產生。地音事件由活動平靜期向強烈期轉化的現象可以作為沖擊地壓前兆信息。

三、結論

（1）研究了烏東煤礦近直立煤層+450水平B3+6工作面的沖擊地壓顯現特征，結果表明沖擊地壓造成的巷道破壞位置主要集中在超前工作面0～200 m，B6頂板巷破壞程度大于B3底板巷，破壞形式以幫鼓為主。

（2）研究了B3+6工作面沖擊地壓前后的地音信號演化規律，結果表明，沖擊地壓前地音事件活動性經歷三個時期，即活動強烈期-活動平靜期-活動強烈期。

參考文獻：

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