地震CT技术评价工作面冲击危险在南山煤矿的应用.doc

地震CT技术评价工作面冲击危险在南山煤矿的应用摘要：针对南山煤矿盆底区18层南一段顶分 层工作面存在可能发生冲击地压危险的问题，采用 PASAT-M型便携式微震探测系统对工作面开采前期 区域进行地震CT原位探测，总探测面积18150m2, 并依据探测结果，结合矿压理论，作出冲击危险性评 价，划分了冲击地压危险区域，预先采取了卸压措施， 保证了工作面的安全开采本文以南山煤矿盆底区18 层南一段顶分层工作面为研究对象，对工作面前期开 采区域进行CT原位探测，并依据探测结果，结合矿 压理论，作出冲击危险性评价，划分了冲击地压危险 区域，提高了冲击地压灾害监测、防治的针对性，大 大降低了工程和人力成本，保证了工作面的安全开采关键词：地质CT评价冲击危险 1工程概况南山煤矿盆底区18层南一段顶分层工作面埋深 约为563.3m，走向长度354m,倾斜长度150.7m18 煤层平均厚度14.5m，顶分层采高为3m，采用常规综 采采煤工艺，顶板管理采用全部垮落法本区上区段 为西二区18层五分段底板层综放面采空区，区段煤柱9m左右；右区段为盆底区南翼18层三分段底板层综 放面采空区；上覆15-3层已开采，距15-3层27m左 右。

采用综合指数法对工作面进行的冲击危险性评 价，评价结果为顶分层具有中等冲击危险性，主要影 响因素为工作面具有较厚坚硬顶板，工作面采用分层 开采，留有较厚底煤，虽然上方15煤层的开采起到了 卸压保护作用，但是回风道正好处于上覆残留煤柱下 方，加强了冲击危险，易引发冲击地压2CT探测设备及方案本次探测工作所采用的设备为由波兰EMAG公 司最新引进的PASAT-M型便携式微震探测系统该 系统具有体积小、重量轻、安装方便、所需配套工程 量小等特点配备检波器采用压电式原理，具有精度 高、响应频谱宽（5〜10000Hz）等优点，避免了其他 类型检波器因相应频率过窄而导致震波数据丢失的问 题；内部检波系统采取两分量接收（X/Y），可根据不 同类型有效波在两分量上的响应特征进行优选、分离、 提取等后处理为实现对南山煤矿盆底区南一段顶分层工作面内 应力分布情况的充分掌握，综合考虑巷道布置情况和 设备探测能力，采用1炮10道观测方式对工作面超前150m范围进行CT探测，合计走向探测范围约146m， 共激发20炮，顺序放炮，在检修班时间实施本次探测回风道探测范围146m,溜子道探测范围 96m,探测面积18150m2o3探测数据质量现场测试过程中，本次CT试验实际接收有效激 发数据12炮，共120道。

地震数据基本能将设计区域 覆盖，覆盖密度较大，满足探测要求4数据分析4.1探测区域总体分析云图通过冷色（蓝色）到暖色（红色）从小到大 来代表地震波纵波速度值，最大波速4.2m/ms，最小 波速2.4m/ms，平均波速3.3m/ms，纵波波速分布的均 匀程度反映了煤岩层结构发育的稳定程度探测区域 内纵波波速大小主要分布在3.0m/ms〜3.5m/ms之间， 局部异常达到3.7〜4.2m/ms，且靠近回风道一侧纵波 速度整体要高于溜子道一侧，说明探测区域内应力分 布并不均匀，局部高应力集中区的存在一定程度上会 影响工作面的安全推进4.2异常区域及巷道危险状态（1）异常区域根据探测结果，在回风道侧存在两个主要的正异 常区IV和111-1，且整体上异常程度高于探测范围其它 区域结合地质资料和工作面开采情况，分析正异常 区III-1主要是受工作面超前支承压力的影响，正异常 区IV是受附近F2断层（H=2.0m，Z70 ）的影响，加上上覆15层煤柱的影响，回采到这两处位置时应提 前采取一定的卸压措施，保证工作面安全推进工作 面前方靠近溜子道存在一个负异常区域I，该区域呈 片状出现，连通性较好，推测为上方15煤层采空区未 完全垮落，形成低应力区，该区域对生产作业影响不 大。

溜子道侧存在一个正异常区111-2,分析认为是负 异常区域I应力向该处转移，形成应力集中由于溜 子道整体处于上覆15煤层卸压区内，在回采过程中应 注意观察矿压显现情况，结合微震监测数据确定解危 措施I、111-1、III-2和IV异常区范围和尺寸分别用不 同阴影线标出由于上覆15层残留煤柱的存在，根据矿压理论分 析［5-6］，整条回风道其它位置也处于应力相对较高状 态其原因为：上部煤层两面采空后，煤柱两侧都将 形成悬顶现根据矿压理论，将整条回风道划分为危险 区域III、II、111-1、III-2和IV危险程度大小关系为：I ??-l=??-2>??,具体划分如下：？u夯胤锟老蛲 饩?14N829标志点89〜110m范围；？?-1:回风道向里 向里距入风上山岔口 74〜104m范围；？?：回风道整 条巷道距14N829标志点15〜36m范??-2：初期溜子道通过探测结果，对划分的冲击危险区域进行了预卸压采用大孔径卸压，钻孔直径为113mm，钻孔深 度为20m，II、III区域孔间距为3m，IV区域孔间距为 lm,降低了冲击危险，回采过程中结合微震的应力监 测，危险区域未出现高能大事件和应力异常，最终安 全回采。

5主要结论(1)通过回采工作面巷间地震初至波走时CT原位探测，可获取煤层围岩波速结构，并识别探测区域内部的结构及力学性质，从而做出冲击危险性评价2) 采用地震CT技术对南一段顶分层工作面前期开采区域进行了探测，回风道探测范围146m，溜子道探测范围96m，总探测面积18150m2(3) 根据现场探测，回风道侧存在两个主要的正异常区IV和111-1，且整体上异常程度高于探测范围其 它区域；工作面前方靠近溜子道存在一个负异常区域 I ;溜子道存在一个正异常区111-2根据矿压理论分析，整个回风道两侧煤岩体为危险区域II工作面煤 岩层危险程度：IV〉III-1=III-2〉II〉I4) 根据工作面内煤岩体异常区域分布情况，划 分出巷道对应的危险状态：？T、?域为回风道向外距 14N829标志点89〜110m范围；？?-1区域为回风道向 里距14N829标志点15〜36m范围；？?-2区域为初期 溜子道向里距入风上山岔口 74〜104m范围；结合冲 击危险性评价，？(3)?域为整条回风道回风道危险程 度高于溜子道，巷道危险程度??:>??-1=??-2〉??5) 通过对划分的冲击危险区域提前采取预卸压 措施，降低了冲击危险，最终保证工作面的安全开采。

作者简介滕伟(1981.12-)男，2009年7月毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，本科学历，助理工程师， 现在黑龙江龙煤鹤岗矿业公司生产部防冲科，从事技 术工作。