煤業(yè)公司N2105工作面沖擊地壓監(jiān)測(cè)及防治方案.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除N2105工作面沖擊地壓監(jiān)測(cè)及防治方案（修改稿）山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限公司煤炭科學(xué)研究總院開采研究分院（天地科技股份有限公司開采事業(yè)部）二一四年二月此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流目 錄1 實(shí)施目的及意義12 工作面概況22.1 工作面開采環(huán)境及基本參數(shù)22.2 煤層及圍巖特性32.3 地質(zhì)構(gòu)造32.4 瓦斯、火、地溫、水文等情況42.5 巷道布置及支護(hù)52.6 采煤方法83 底板沖擊防治初步方案83.1 基本原理83.2 條形藥卷爆破作用區(qū)域計(jì)算方法83.3 膠帶順槽防治方案超前端頭預(yù)裂爆破103.3.1 實(shí)施目的103.3.2 預(yù)裂位置及層位103.3.3 現(xiàn)有炸藥參數(shù)及制裂效果103.3.4 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)113.3.5 爆破材料及起爆方式123.3.6 注意事項(xiàng)123.4 進(jìn)風(fēng)順槽防治方案煤柱大孔徑卸壓133.4.1 實(shí)施目的及依據(jù)133.4.2 施工位置說明133.4.3 大孔徑卸壓參數(shù)設(shè)計(jì)133.5 回風(fēng)順槽防治方案煤柱大孔徑卸壓143.5.1 實(shí)施目的及依據(jù)143.5.2 施工位置說明143.5.3 大孔徑卸壓參數(shù)設(shè)計(jì)144 微震監(jiān)測(cè)布置方案154.1 監(jiān)測(cè)目的154.2 微震監(jiān)測(cè)原理154.3 ARIMIS M/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介154.4 布置方案174.5 準(zhǔn)備工作及要求185 圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)布置方案205.1監(jiān)測(cè)意義205.2 監(jiān)測(cè)方案205.2.1 總體布置方式說明205.2.3 詳細(xì)布置方案215.3 準(zhǔn)備工作及要求216 近期沖擊危險(xiǎn)預(yù)警及防范措施251 實(shí)施目的及意義（1）巷道動(dòng)力顯現(xiàn)強(qiáng)烈，潛在致災(zāi)性大。2013年11月17日15:40，余吾煤業(yè)N2105工作面進(jìn)風(fēng)順槽1800m-2000m一聲巨響，底板瞬間鼓起，鼓起高度將近2m，大塊煤被彈起，挖開底板3m底煤發(fā)現(xiàn)泥巖底板有開裂縫隙，造成支護(hù)木垛損壞，瓦斯超限（1.34%），此種現(xiàn)象為典型的底板沖擊事件，沖擊巷道長(zhǎng)度約200m，煤柱側(cè)巷幫與其他區(qū)域相比，明顯向外平移400mm左右。2014年1月23日22:40，該巷道再次發(fā)生底板沖擊，破壞范圍約100m。底板瞬間沖擊過程歷時(shí)僅十幾秒，可瞬間造成該區(qū)工作人員傷亡，設(shè)備損壞，我國(guó)已有142個(gè)礦井時(shí)刻面臨這種動(dòng)力載荷威脅，余吾煤業(yè)N2105工作面隨著工作面不斷推進(jìn)，近區(qū)的充分采動(dòng)災(zāi)害發(fā)生可能性增大。對(duì)如此強(qiáng)烈的動(dòng)力現(xiàn)象，礦井管理層承擔(dān)了巨大的安全壓力，一線作業(yè)工人則背負(fù)了沉重的精神負(fù)擔(dān)。圖1-1 2013年11月17日N2105工作面沖擊位置示意圖圖1-2 2014年1月23日N2105工作面沖擊位置示意圖（2）高彈性能瞬間釋放，可能造成高瓦斯礦井災(zāi)害升級(jí)。沖擊地壓是發(fā)生在煤礦井工開采過程中的典型動(dòng)力災(zāi)害之一，沖擊地壓更為嚴(yán)重的后果是可以誘發(fā)煤與瓦斯突出、煤層自燃發(fā)火、冒頂?shù)热核廊簜拇紊鸀?zāi)害，例如：2003年，淮北蘆嶺煤礦造成86人死亡的“5.13”事故；2005年遼寧孫家灣煤礦海州立井造成214人死亡的“2.14”事故都是沖擊地壓引起的瓦斯超限并爆炸。因此，對(duì)于余吾煤業(yè)高瓦斯礦井在加大瓦斯抽放力度的同時(shí)，必須杜絕煤巖沖擊誘發(fā)瓦斯超限或突出的這一可能性。（3）潞安礦區(qū)首次發(fā)生，可借鑒經(jīng)驗(yàn)缺乏，將限制礦井產(chǎn)量提升，甚至需要減產(chǎn)，以降低開采強(qiáng)度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次底板沖擊事件是余吾煤業(yè)乃至周邊兄弟礦井首次發(fā)生的大能量動(dòng)力災(zāi)害，尚無可借鑒經(jīng)驗(yàn)。此種動(dòng)力災(zāi)害將限制工作面高強(qiáng)度開采，限制工作面開采速度，從而限制礦井產(chǎn)量提升，因此亟需開展針對(duì)性研究，以揭示動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害有效控制。（4）研究極具示范意義，為潞安礦區(qū)深部煤層開采提供技術(shù)支持。實(shí)踐表明，由于同一井田或礦區(qū)范圍內(nèi)的煤巖層賦存條件具有相似性，因此各類災(zāi)害的表現(xiàn)往往具有普遍性，如淮南礦區(qū)的瓦斯災(zāi)害，兗州礦區(qū)的沖擊地壓災(zāi)害，霍州礦區(qū)的水害，鄂爾多斯地區(qū)的頂板災(zāi)害等。目前，余吾煤業(yè)為潞安礦區(qū)開采深度較大的礦井，周邊兄弟礦井的開采深度也在逐年增加，而隨著埋深的增大，動(dòng)力現(xiàn)象的頻度和強(qiáng)度會(huì)不斷增加。作為潞安礦區(qū)第一個(gè)面臨動(dòng)力災(zāi)害威脅的現(xiàn)代化礦井，針對(duì)這一問題形成的技術(shù)積累將為整個(gè)礦區(qū)的深部煤層的安全開采提供堅(jiān)實(shí)的保障?；谝陨戏治?，余吾煤業(yè)的動(dòng)力顯現(xiàn)問題將嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)及工人人身安全，或?qū)⒊蔀榻ㄔO(shè)高產(chǎn)高效現(xiàn)代礦井的重要障礙。為遏制工作面動(dòng)力現(xiàn)象的進(jìn)一步惡化，避免災(zāi)害性事故發(fā)生，極有必要開展針對(duì)性的研究工作，以把握動(dòng)力顯現(xiàn)的形成機(jī)制及關(guān)鍵影響因素，對(duì)當(dāng)前重點(diǎn)工作面的安全狀態(tài)作出危險(xiǎn)區(qū)域、危險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)，采用科學(xué)手段進(jìn)行解危、防護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)礦井的正常采掘接替，保障安全高效。2 工作面概況2.1 工作面開采環(huán)境及基本參數(shù)N2105工作面為北二采區(qū)首個(gè)回采工作，東側(cè)為N2106工作面（設(shè)計(jì)工作面，未掘）；西側(cè)N2103工作面（設(shè)計(jì)工作面，未掘）；北面為實(shí)體煤；南側(cè)接北風(fēng)井東翼1#回風(fēng)大巷和北風(fēng)井東翼膠帶大巷。N2105工作面采掘工程平面圖如圖2-1所示。工作面地面標(biāo)高：+1002m+1027m，工作面標(biāo)高：+430m+495m，工作面埋藏深度：507m+597m，工作面回采平距2163.7m，回采斜距2170m。工作面切眼平距283m，斜距285m，斜面積618450m2。本工作面工業(yè)儲(chǔ)量542.4萬噸，煤層平均厚度6.31m，容重為1.39t/m3，回采率按93%，可采儲(chǔ)量504.46(萬噸)。圖2-1 N2105工作面采掘工程平面圖2.2 煤層及圍巖特性工作面煤巖層綜合鉆孔柱狀如圖2-2所示。主采3煤層賦存于二疊系山西組地層中下部，為陸相湖泊沉積，煤層厚度穩(wěn)定，煤層局部含0.10.7m炭質(zhì)泥巖夾矸。煤層硬度系數(shù)f=1-3。2.3 地質(zhì)構(gòu)造N2105工作面對(duì)應(yīng)地表上方為山區(qū)，沖溝發(fā)育，工作面由西向東3號(hào)煤層整體近似為一單斜構(gòu)造，平均坡度+5。東高西低。根據(jù)現(xiàn)有資料，根據(jù)現(xiàn)有三維地震資料及工作面順槽實(shí)際掘進(jìn)揭露，N2105工作面回采區(qū)域內(nèi)不發(fā)育鉛直斷距大于3.5m的斷層和直徑超過20m的陷落柱。根據(jù)N2105工作面坑透報(bào)告、N2105工作面實(shí)際掘進(jìn)揭露情況，在工作面回采區(qū)域內(nèi)共有3處坑透異常區(qū)、2條疑似斷層和F123、F156、F127、F132、F165、F135、F136、F167八條斷層及4處厚夾矸、8處石包、2處破底區(qū)共計(jì)27處地質(zhì)異常區(qū)域。2.4 瓦斯、火、地溫、水文等情況（1）瓦斯：MJmax=9.4846m3/t（抽采科提供）。（2）煤層：具有爆炸性傾向（3）煤的自燃：無自燃現(xiàn)象（4）地溫正常：18.27C （5）回采時(shí)正常涌水量為50m3/h 80m3/h，最大涌水量為150m3/h。圖2-2 工作面煤巖層綜合鉆孔柱狀圖2.5 巷道布置及支護(hù)如圖2-1所示，N2105工作面巷道主要有進(jìn)風(fēng)順槽、膠帶順槽、回風(fēng)順槽、瓦排巷、切眼、輔助切眼、回風(fēng)-瓦排橫貫、進(jìn)風(fēng)-膠帶橫貫。主要巷道長(zhǎng)度分別為：膠帶順槽平距2404.2m，回風(fēng)順槽平距2353.6m，瓦排巷平距2343.1m，進(jìn)風(fēng)順槽平距2412.2m。各巷道斷面、支護(hù)特征及用途如表2-1所示。表2-1 N2105工作面巷道基本特征巷道名稱支護(hù)形式巷道斷面支護(hù)規(guī)格排距用 途膠帶順槽全錨（網(wǎng)）17.28 m2矩形4.83.6m0.9m進(jìn)風(fēng)運(yùn)煤回風(fēng)順槽全錨（網(wǎng)）17.28 m2矩形4.83.6m0.9m回風(fēng)運(yùn)料瓦排巷全錨（網(wǎng)）15.36 m2矩形4.83.2m0.8m排放瓦斯進(jìn)風(fēng)順槽全錨（網(wǎng)）15.36m2矩形4.83.2m0.8m進(jìn)風(fēng)開切眼全錨（網(wǎng)）26.52 m2矩形7.83.4m0.9m布置工作面輔助切眼全錨（網(wǎng)）17.28 m2矩形4.83.6m0.8m輔助通風(fēng)回風(fēng)-瓦排、進(jìn)風(fēng)-膠帶1#橫貫全錨（網(wǎng)）15.36m2矩形4.83.2m0.8m輔助通風(fēng)其余橫貫全錨（網(wǎng)）9.6 m2矩形33.2m0.9m輔助通風(fēng)風(fēng)、運(yùn)兩巷機(jī)電硐室全錨（網(wǎng)）9.6 m2矩形4.83.2m0.9m機(jī)電硐室膠帶、回風(fēng)輔運(yùn)巷全錨（網(wǎng)）17.28 m2矩形4.83.6m0.9m輔助運(yùn)輸膠帶順槽、回風(fēng)順槽采用全錨（網(wǎng)）支護(hù)，矩形斷面，規(guī)格為4.83.6m，兩幫每排打設(shè)5根222400mm讓壓錨桿，幫錨桿間距800mm；頂部每排打設(shè)6根222400mm 讓壓錨桿，間距880mm；頂板錨索布置呈2-1-2布置，間距800mm。圖2-3為N2105膠帶順槽、回風(fēng)順槽支護(hù)斷面。瓦排巷、進(jìn)風(fēng)順槽采用全錨（網(wǎng)）支護(hù)，矩形斷面，規(guī)格為4.83.2m；兩幫每排打設(shè)4根222400mm讓壓錨桿，錨桿排距900mm，幫錨桿間距為900mm；頂部每排打設(shè)6根222400mm 讓壓錨桿，頂錨桿間距880mm；頂板錨索每排布置2根，排距800mm。圖2-4為N2105進(jìn)風(fēng)順槽、瓦排巷支護(hù)斷面圖膠帶順槽超前支護(hù)動(dòng)態(tài)保持不少于30m、膠順超前棚架設(shè)一梁三柱單體柱型梁棚；回風(fēng)順槽超前支護(hù)動(dòng)態(tài)保持不少于50m，風(fēng)巷超前棚架設(shè)一梁三柱單體柱大板棚，棚距0.8m，并架設(shè)在錨桿排距中間。圖2-3 N2105回風(fēng)順槽、膠帶順槽支護(hù)斷面圖圖2-4 N2105進(jìn)風(fēng)順槽、瓦排巷支護(hù)斷面圖2.6 采煤方法工作面采用走向長(zhǎng)壁、后退式大采高低位放頂煤一次采全高全部垮落式綜合機(jī)械化采煤法。本工作面切眼傾斜長(zhǎng)285m，煤層平均厚度6.31m，工作面采高3.20.1m，循環(huán)進(jìn)度0.8m，頂煤平均厚度3.11m，割煤回收率為98%，放煤回收率為92%，一采一放為一個(gè)循環(huán)。3 底板沖擊防治初步方案3.1 基本原理N2105工作面進(jìn)風(fēng)順槽底板沖擊的主要力源因素為N2105工作面采空區(qū)側(cè)向懸頂導(dǎo)致的側(cè)向支承壓力。支承壓力通過承載煤柱的傳遞作用于無支護(hù)的煤層底板，是強(qiáng)烈底鼓的主要力源，而煤層的沖擊傾向性則使得該破壞形式表現(xiàn)出動(dòng)力特征。對(duì)于N2105工作面特定的頂板條件而言，采空區(qū)側(cè)向懸頂將是長(zhǎng)期、客觀的存在，外圍巷道也將長(zhǎng)期處于側(cè)向支承壓力影響下。對(duì)側(cè)向懸頂進(jìn)行適當(dāng)處理是降低沖擊顯現(xiàn)強(qiáng)度的根本性措施。同時(shí)，通過在承載煤柱中設(shè)置弱結(jié)構(gòu)，可削弱其對(duì)頂板壓力的傳遞作用。3.2 條形藥卷爆破作用區(qū)域計(jì)算方法巷道圍巖爆破作用只發(fā)生在介質(zhì)內(nèi)部，沒有爆破自由面，主要利用了炸藥爆破的內(nèi)部作用，炸藥埋設(shè)需要保證一定的安全深度，確保巷道不能出現(xiàn)明顯爆破外部作用現(xiàn)象。卸壓爆破一般采用柱狀延長(zhǎng)藥包。藥爆炸發(fā)生內(nèi)部作用時(shí)，除形成爆炸空腔外，將自爆源中心向外依次形成壓縮粉碎區(qū)、破裂區(qū)和震動(dòng)區(qū)。如圖3-1所示。1、藥包；2、壓碎區(qū)；3、裂隙區(qū)；4、徑向裂隙；5、環(huán)狀裂隙圖3-1 炸藥爆破的內(nèi)部作用（1）壓碎區(qū)炸藥爆破后，在巖體中首先傳播的沖擊波將在藥卷周圍一定范圍內(nèi)形成壓碎區(qū)?？梢约僭O(shè)在沖擊載荷作用下的煤巖體介質(zhì)為不可壓縮的理想流體，采用原蘇聯(lián)提出的理想流體介質(zhì)模型，對(duì)于柱狀藥包，如果采用不耦合裝藥，且不耦合系數(shù)較小時(shí)，則相應(yīng)的壓碎圈半徑為： （3-1)式中；沖擊波衰減指數(shù)；，壓碎圈與破裂圈分界面上的徑向力；炸藥爆速；巖石單軸動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度；巖石單軸動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度；炸藥的密度；裝藥徑向不耦合系數(shù)；裝藥軸向系數(shù)；爆轟產(chǎn)物的膨脹絕熱指數(shù)，一般取3。由于壓碎區(qū)處于三向高應(yīng)力作用下，且大多數(shù)的煤巖可壓縮性很差，所以壓碎區(qū)半徑不大，一般為爆心附近3-7倍裝藥半徑R0范圍內(nèi)。粉碎區(qū)范圍很小，但消耗的爆炸能量很大，應(yīng)合理控制爆破粉碎區(qū)的范圍。（2）破裂區(qū)沖擊波持續(xù)時(shí)間短，作用范圍小，并很快衰減為應(yīng)力波，由于應(yīng)力波及爆生氣體的共同作用，巖石處于非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生徑向裂隙和環(huán)狀裂隙，該范圍稱為破裂區(qū)或破壞區(qū)，破裂區(qū)內(nèi)以徑向裂隙為主。應(yīng)力波的傳播過程中能量損失較小，衰減較慢，其作用范圍一般為120-150倍的裝藥半徑R0。根據(jù)爆炸應(yīng)力波作用效果計(jì)算，不耦合裝藥條件下破裂區(qū)半徑為： (3-2)式中： 應(yīng)力波衰減指數(shù)，其它參數(shù)同前。破裂區(qū)是爆破后的主要有效破壞區(qū)域，其擴(kuò)展范圍和分布狀態(tài)直接影響著卸壓效果?？梢?，裂隙區(qū)范圍是合理確定爆破卸壓主要工藝參數(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。參考余吾煤業(yè)N1102爆破預(yù)裂基本參數(shù)，計(jì)算可得破碎區(qū)半徑為0.57m0.69m，破裂區(qū)半徑為2.55m3.46m。（3）震動(dòng)區(qū)在破壞區(qū)以外的巖體中，剩余的爆炸能只能使巖石質(zhì)點(diǎn)發(fā)生彈性震動(dòng)，并以地震波的形式向外傳播，該范圍比前述兩個(gè)區(qū)大的多，被稱為震動(dòng)區(qū)。地震波自身的能量雖然不足以引起煤巖體的宏觀破壞，但可促進(jìn)介質(zhì)的力學(xué)損傷，尤其介質(zhì)已處在或鄰近非穩(wěn)定狀態(tài)，震動(dòng)載荷可能成為誘發(fā)沖擊主要因素。3.3 膠帶順槽防治方案超前端頭預(yù)裂爆破3.3.1 實(shí)施目的通過對(duì)超前區(qū)域端頭老頂預(yù)裂爆破，在工作面推采過后，促進(jìn)其斷裂、垮落，減少懸頂面積，降低采空區(qū)后方側(cè)向支承壓力及其對(duì)煤柱和底板的作用強(qiáng)度。3.3.2 預(yù)裂位置及層位膠帶順槽側(cè)超前支護(hù)距離為50m，可在超前支護(hù)之外向巷口方向逐步施工。根據(jù)工作面鉆孔柱狀圖可知，煤層上方為厚度為0.92.74泥巖直接頂和10.2511.37的細(xì)砂巖老頂，而砂巖老頂?shù)幕顒?dòng)規(guī)律對(duì)巷道及煤柱礦壓顯現(xiàn)起到?jīng)Q定性作用。因此，預(yù)裂爆破層位選擇為細(xì)砂巖老頂。3.3.3 現(xiàn)有炸藥參數(shù)及制裂效果現(xiàn)有藥卷規(guī)格為60500mm，1.5kg/卷；炸藥密度：1194.265kg/m3；炸藥爆速：2800m/s。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)徑向裝藥不耦合系數(shù)為1.25時(shí)，破碎區(qū)半徑為0.57m0.69m；裂隙區(qū)半徑為2.55m3.46m，因此，炮孔終孔間距以4-6m為宜。3.3.4 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)膠帶順槽預(yù)裂爆破孔設(shè)計(jì)如表3-1、圖3-2、圖3-3所示?？紤]到工作面?zhèn)韧咚钩榉趴椎挠绊懀┕け瓶讜r(shí)，鉆孔方位均偏向煤柱側(cè)。每個(gè)鉆場(chǎng)施工2個(gè)炮孔，鉆場(chǎng)間距23m。炮孔開口位置：開口位置距離煤幫側(cè)0.7m，具體施工時(shí)，可在肩部錨桿和鄰近頂板錨桿之間開口，如圖3-3（b）所示。同一鉆場(chǎng)內(nèi)的2個(gè)炮孔開口走向間距0.8m，具體施工時(shí)，可在兩排錨桿之間。表3-1 膠帶順槽預(yù)裂爆破孔鉆孔參數(shù)炮孔編號(hào)炮孔長(zhǎng)度/m仰角/水平角/孔徑/mm計(jì)算裝藥長(zhǎng)度/m計(jì)算裝藥量/kg計(jì)算封泥長(zhǎng)度/m裝藥卷數(shù)/個(gè)128.0341937516.349.511.733243.1211877524.87518.350總 計(jì)124.583注：水平角以正北為0度。圖3-2 N2105工作面端頭預(yù)裂爆破炮孔布置示意圖（膠帶順槽側(cè)）（a）水平剖面投影（b）A-A剖面投影圖3-3 N2105工作面端頭預(yù)裂爆破炮孔設(shè)計(jì)（膠帶順槽側(cè)）3.3.5 爆破材料及起爆方式炸藥：三級(jí)煤礦許用乳化炸藥，藥卷規(guī)格為60500mm，1.50.1kg/卷；雷管：煤礦許用8#普通瞬發(fā)電雷管（或同段位）；導(dǎo)爆索：煤礦許用導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索是以太安、黑索金炸藥為藥芯、用棉線和塑料編織絲等作包纏物，并以塑料為防潮層組成，規(guī)格為6.50.3mm（或5.25.5mm），爆速6000m/s。施工順序：打孔（1、2號(hào)孔）裝藥（1、2號(hào)孔）起爆1號(hào)孔起爆2號(hào)孔下一鉆場(chǎng)施工聯(lián)線方式：每孔均采用雙導(dǎo)爆索引爆，每個(gè)導(dǎo)爆索各聯(lián)接1枚雷管，之間并聯(lián)。1-導(dǎo)爆索；2-炸藥卷；3-炮泥；4-水炮泥；5-雷管；6-腳線圖3-4 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖3.3.6 注意事項(xiàng)起爆孔數(shù)量鑒于單孔裝藥量較大，試驗(yàn)初期，每個(gè)炮孔可單獨(dú)引爆。若巷道變形量較小，可嘗試2孔共同引爆。加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)爆破期間，爆破區(qū)域巷道應(yīng)采用單體柱加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以防巷道損壞，頂板破碎區(qū)應(yīng)提高支護(hù)強(qiáng)度，加大臨時(shí)支護(hù)距離。確保封孔質(zhì)量由于爆破預(yù)裂工程是在超前段施工，爆破后圍巖表面不得過度破壞，因此，應(yīng)嚴(yán)格確保封孔長(zhǎng)度，以免發(fā)生“沖孔”。3.4 進(jìn)風(fēng)順槽防治方案煤柱大孔徑卸壓3.4.1 實(shí)施目的及依據(jù)通過在“進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”煤柱內(nèi)部施工大孔徑鉆孔，可提供壓力釋放的空間，從而減弱頂板壓力對(duì)底板的傳遞作用，降低N2105工作面進(jìn)風(fēng)順槽底板沖擊破壞的可能性。3.4.2 施工位置說明為便于施工，在進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)對(duì)“進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”煤柱進(jìn)行大孔徑卸壓，施工區(qū)域包括：工作面超前影響區(qū)域始終保持工作面前方煤柱大孔徑卸壓區(qū)長(zhǎng)度不小于100m，但不得大于200m。工作面后方區(qū)域工作面后方的“進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”煤柱卸壓區(qū)長(zhǎng)度不小于250m。3.4.3 大孔徑卸壓參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)順槽大孔徑卸壓參數(shù)如表3-2、圖3-5所示。表3-2 “進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”煤柱大孔徑卸壓設(shè)計(jì)參數(shù)煤柱位置施工位置鉆孔長(zhǎng)度/m鉆孔直徑/m角度鉆孔走向間距/m孔口高度“進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”進(jìn)風(fēng)順槽20不小于110垂直巷幫；仰角3-52距底板1.2m注：孔口高度可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。圖3-5 “進(jìn)風(fēng)順槽-膠帶順槽”煤柱大孔徑卸壓設(shè)計(jì)方案3.5 回風(fēng)順槽防治方案煤柱大孔徑卸壓3.5.1 實(shí)施目的及依據(jù)由于回風(fēng)順槽進(jìn)行了沿空留巷，采取頂板端頭預(yù)裂雖可降低瓦排巷底板沖擊危險(xiǎn)性，但將不利與回風(fēng)順槽留巷的頂板管理。另瓦排巷瓦斯?jié)舛容^高，不便長(zhǎng)期施工。綜合分析各影響因素，可在回風(fēng)順槽內(nèi)對(duì)“回風(fēng)順槽-瓦排巷”煤柱內(nèi)部施工加長(zhǎng)大孔徑鉆孔，以減弱頂板壓力對(duì)瓦排巷側(cè)底板的傳遞作用。3.5.2 施工位置說明始終保持工作面前方煤柱大孔徑卸壓區(qū)長(zhǎng)度不小于100m，但不得大于200m。3.5.3 大孔徑卸壓參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)順槽大孔徑卸壓參數(shù)如表3-3、圖3-6所示。表3-3 “瓦排巷-回風(fēng)順槽”煤柱大孔徑卸壓設(shè)計(jì)參數(shù)煤柱位置施工位置鉆孔長(zhǎng)度/m鉆孔直徑/m角度鉆孔走向間距/m孔口高度“瓦排巷-回風(fēng)順槽”回風(fēng)順槽30不小于110垂直巷幫；仰角3-51距底板1.2m圖3-6 “瓦排巷-回風(fēng)順槽”煤柱大孔徑卸壓設(shè)計(jì)方案4 微震監(jiān)測(cè)布置方案4.1 監(jiān)測(cè)目的利用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)N2105工作面微震事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定位、統(tǒng)計(jì)、分析，揭示巷道底板沖擊發(fā)生機(jī)制，實(shí)現(xiàn)工作面沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià)，判定危險(xiǎn)區(qū)域，指導(dǎo)防沖措施的制定與優(yōu)化。4.2 微震監(jiān)測(cè)原理井下煤巖體是一種應(yīng)力介質(zhì)，當(dāng)其受力變形破壞時(shí)，將伴隨著能量的釋放過程，微震是這種釋放過程的物理效應(yīng)之一，即煤巖體在受力破壞過程中以較低頻率（f100Hz）震動(dòng)波的形式釋放變形能所產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)。微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ξ⒄瓞F(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是一種區(qū)域性、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段。相比于其他傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離、動(dòng)態(tài)、三維、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，還可以根據(jù)震源情況確定破裂尺度和性質(zhì)，為評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的沖擊地壓危險(xiǎn)提供依據(jù)。4.3 ARIMIS M/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介ARAMIS M/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)震動(dòng)能量大于100J、頻率范圍在0150Hz且低于100dB的震動(dòng)事件。根據(jù)監(jiān)測(cè)范圍的不同，系統(tǒng)可選用不同頻率范圍的傳感器。系統(tǒng)通過24位-轉(zhuǎn)換器提供震動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和記錄，基于記錄服務(wù)器完成連續(xù)、實(shí)時(shí)的震動(dòng)監(jiān)測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)版系統(tǒng)軟件每個(gè)通道提供一路監(jiān)測(cè)信號(hào)；可選的每通道3路信號(hào)監(jiān)測(cè)需采用非標(biāo)準(zhǔn)版的軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)三向監(jiān)測(cè)的微震活動(dòng)。圖4-1為ARAMIS M/E微震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4-2為義馬千秋煤礦監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖4-3為千秋煤礦微震事件統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。圖4-1 ARAMIS M/E系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4-2 義馬千秋煤礦微震事件定位結(jié)果圖4-3 義馬千秋煤礦21141工作面微震活動(dòng)規(guī)律4.4 布置方案本套微震系統(tǒng)共包括8個(gè)監(jiān)測(cè)探頭，分為頂板探頭、幫探頭和底板探頭，安裝位置見表4-1。表4-1 微震探頭安裝位置說明編號(hào)巷道名稱安裝位置安裝方位1N2105進(jìn)風(fēng)順槽距巷口1660m頂板2N2105進(jìn)風(fēng)順槽距巷口1260m巷幫3N2105進(jìn)風(fēng)順槽距巷口860m巷幫4N2105進(jìn)風(fēng)順槽距巷口460m巷幫5N2105瓦排巷距巷口1390m巷幫6N2105瓦排巷距巷口990m頂板7N2105瓦排巷距巷口590m巷幫8N2105瓦排巷距巷口190m底板每個(gè)探頭均需安裝在20mm的金屬錨桿螺紋端，需依照表1位置施工8根20mm普通金屬錨桿。安裝示意圖見圖4-4。錨桿安裝要求如下：（1）全長(zhǎng)錨固。（2）無需托盤、螺母等。若幫部和底板全長(zhǎng)錨固難以實(shí)現(xiàn)，可采用加長(zhǎng)錨固，錨桿安裝完畢后，用錨固劑將孔口間隙封閉。（3）外露螺紋段3-4cm。（4）安裝完成后，需礦地測(cè)科對(duì)安裝位置進(jìn)行坐標(biāo)精確測(cè)定。圖4-4 錨桿安裝示意圖4.5 準(zhǔn)備工作及要求（1）提供20金屬錨桿8根，并按照實(shí)施方案安裝測(cè)試錨桿?；虬惭b22mm錨桿，再加工變20mm的變頭10個(gè)。（2）提供井下220V交流綜保電源，并保障電源24小時(shí)不中斷。（3）將電纜線按照要求進(jìn)行布設(shè)，在每個(gè)探頭位置預(yù)留2m。（4）電纜大巷段應(yīng)避開高壓線影響，選擇布置在低壓電源線或信號(hào)線側(cè)。（5）提供井下探頭安裝位置的坐標(biāo)。（6）提供干燥風(fēng)筒布8m2。（7）協(xié)助天地科技人員進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)及設(shè)備維護(hù)工作。圖4-5 N2105微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電纜線布置方案5 圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)布置方案5.1監(jiān)測(cè)意義N2105作為北二采區(qū)首采工作面，其礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)結(jié)論對(duì)接續(xù)工作面設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。通過在各巷道布置監(jiān)測(cè)儀器，以期實(shí)現(xiàn)以下目的：（1）得出超前支承壓力分布特征。（2）得出采空區(qū)側(cè)向支承分布特征。（3）揭示工作面推采對(duì)煤柱及外圍巷道應(yīng)力變化的影響。（4）結(jié)合微震監(jiān)測(cè)，共同揭示側(cè)向懸頂斷裂特征及其對(duì)煤柱的影響規(guī)律。（5）為合理優(yōu)化煤柱尺寸提供參考依據(jù)（6）驗(yàn)證端頭預(yù)裂爆破效果。5.2 監(jiān)測(cè)方案5.2.1 總體布置方式說明（1）根據(jù)相關(guān)規(guī)定，瓦排巷禁止提供36V以上電源，因此，瓦排側(cè)暫不安裝圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)站。根據(jù)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域分布情況，結(jié)合回采進(jìn)度，設(shè)定膠帶順槽2個(gè)測(cè)站，進(jìn)風(fēng)順槽8個(gè)測(cè)站，如圖5-1所示。（2）測(cè)站監(jiān)測(cè)內(nèi)容：一般包括頂板淺層位移量（錨桿錨固范圍內(nèi)）、頂板深層位移量（錨索錨固范圍內(nèi)）、頂錨桿工作阻力、頂錨索工作阻力、左幫淺層位移量、左幫深層位移量、左幫錨桿錨固力、右?guī)蜏\層位移量、右?guī)蜕顚游灰屏?、右?guī)湾^桿錨固力，如圖5-2所示。（3）鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)布置地點(diǎn)為：進(jìn)風(fēng)順槽側(cè)2#聯(lián)絡(luò)巷、3#聯(lián)絡(luò)巷，膠帶順槽側(cè)膠-1測(cè)站，進(jìn)風(fēng)順槽側(cè)各測(cè)站。（4）膠帶順槽側(cè)注意保護(hù)必要的監(jiān)測(cè)儀器，將傳輸線穿過封閉墻繼續(xù)監(jiān)測(cè)。（5）監(jiān)測(cè)時(shí)間：1年。圖5-1 N2105工作面微震及圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)站總體布置圖圖5-2 圍巖監(jiān)測(cè)測(cè)站傳感器布置示意圖5.2.3