深井特厚煤层综放工作面微震活动规律研究

深井特厚煤层综放工作面微震活动规律研究

郭佳乐

内蒙古伊泰煤炭股份有限公司

摘要：深井特厚煤层综放工作面微震活动规律是研究煤层开采过程中微震活动特征及其演化规律的关键。本文通过对深井特厚煤层综放工作面微震活动的实地监测与研究，分析了微震活动的时空分布特征、能量释放特性以及与煤层开采工艺参数的关系。通过研究发现，深井特厚煤层综放工作面微震活动受到煤层开采工艺参数的影响较为显著，在采煤进度较大以及矸石排放时间较长的情况下，微震活动显著增强。据此，本文探讨了深井特厚煤层综放工作面微震活动的成因机理，并提出了相应的控制策略，包括调整采煤工艺参数、优化矸石排放时间以及加强安全监测与预警等，以供参考。

关键词：深井特厚煤层；综放工作面；微震活动；规律；控制技术

随着煤炭资源的日益减少以及对煤炭开采安全与环境保护要求的提高，深井特厚煤层的综放开采方式逐渐成为煤炭开采的主要方式之一。然而，综放工作面的开采会引发一系列的地质灾害，其中微震活动是最常见且具有重要影响的一种。煤层综放工作面微震活动的规律研究对于煤炭开采的安全与高效进行控制具有重要意义。

1深井特厚煤层综放工作面微震活动规律

1.1微震活动的时空分布特征

微震活动的时空分布特征是指微震活动在时间和空间上的变化规律。这些微震活动往往呈现出从工作面向煤层顶板和底板逐渐减弱的趋势，即微震活动的强度在工作面附近较高，而远离工作面的地方微震活动较弱。此外，微震活动的频率也具有时空分布的差异，即在一定时间范围内，微震活动的频率在不同地点可能有所不同。

1.2微震活动的能量释放特性

微震活动的能量释放特性是指微震活动在煤层中释放能量的方式和特点。研究发现，微震活动的能量释放大致可以分为两种模式：一种是断层滑动引起的瞬时释放，另一种是煤岩体的压缩和断裂引起的持续释放。前者往往伴随着显著的瞬时能量释放，而后者则更倾向于持续的微小能量释放。此外，微震活动的能量释放还会受到煤层裂隙、周围岩层的约束以及应力分布等因素的影响。

1.3微震活动与煤层开采工艺参数的关系

微震活动与煤层开采工艺参数之间存在一定的关系。研究表明，微震活动的强度和频率与煤层开采工艺参数，如开采厚度、开采速度、支护方式等密切相关。例如，当开采厚度增加、开采速度加快时，微震活动的强度和频率往往会增加。此外，采用不同的支护方式，如巷道支护或煤柱留设，也会对微震活动产生重要影响。因此，在实际煤层开采过程中，需要合理选择和调整煤层开采工艺参数，以减少微震活动的产生和影响，保障煤矿的安全生产。

2深井特厚煤层综放工作面微震控制技术常见问题

2.1 采煤工艺参数不合理

采煤工艺参数的合理性直接影响煤矿工作面的稳定性和微震控制效果。如果采煤工艺参数设置不合理，例如采煤速度过快、工作面厚度过大或者支护方式不科学等，会导致煤层的不稳定，进而引发微震。

2.2 矸石排放时间存在问题

矸石排放是煤矿生产过程中不可避免的环节，矸石排放时间的合理安排关系到矸石堆积体的稳定性和对工作面微震的影响。如果矸石排放时间过于集中或者过于频繁，会导致矸石堆积体的压力过大，从而增加了工作面发生微震的风险。

2.3 安全监测与预警技术的应用不足

目前在实际工作中，安全监测与预警技术的应用存在不足。可能是由于技术水平不够成熟，无法满足深井特厚煤层综放工作面的监测需求；或者是煤矿管理人员对安全监测技术的认识和应用意识不足，没有足够重视安全监测与预警技术的重要性。这些问题都会限制工作面微震控制的效果，增加煤矿工作面的安全风险。

3深井特厚煤层综放工作面微震控制技术应用策略

3.1优化煤层开采工艺参数

优化煤层开采工艺参数是深井特厚煤层综放工作面微震控制技术应用的关键一步。通过合理调整开采工艺参数，可以减轻煤层压力和应力集中，降低微震发生的概率和强度，从而提高工作面的安全性和稳定性[1]。第一，合理确定煤层开采顺序：根据煤层地应力分布和裂隙发育情况，确定优先开采的煤层。在开采过程中，应尽量避免从上往下连续开采，而是应采用跳层开采或部分回采的方式，以减少应力的集中和传递，并降低微震发生的概率。第二，合理控制煤层开采高度：通过确定合理的煤层开采高度，可以有效控制煤层应力的释放和迁移，减少微震的产生。一般来说，开采高度不宜过大，也不宜过小。过大的开采高度容易导致煤层应力集中，增加微震的发生概率；过小的开采高度则会限制煤层的承载能力，导致微震强度增加。第三，合理控制煤层开采速度：煤层开采速度过快容易造成煤层损伤和变形加剧，从而增加微震的发生概率和强度。因此，在综放工作面的煤层开采过程中，应根据煤层岩性、地应力等情况，合理控制开采速度，以减轻煤层压力和应力集中，降低微震的发生。第四，合理控制综放工作面的支护方式：综放工作面的支护方式对于微震的产生和控制具有重要影响。选择合适的支护方式，可以有效减少煤层变形和应力集中，降低微震的发生概率。例如，在特厚煤层的综放工作面中，可采用围岩支护、气枕支护等方式，以减轻煤层压力，控制微震的产生。

3.2合理安排矸石排放时间

合理安排矸石排放时间可以有效降低地表径流和排放对环境造成的影响，减少对工作面微震产生的干扰[2]。首先，合理安排矸石排放时间应该考虑到气象条件。根据气象预测和实时监测数据，选择气候条件稳定、无降水及相关气象因素对矸石排放造成的不利影响最小的时段进行排放。这样可以避免降雨引起的地表径流增加和有害物质排放对环境造成的污染。其次，合理安排矸石排放时间应该考虑矿井生产和工作面微震控制的需要。在矿井生产高峰期和工作面微震控制的关键时期，应尽量避免矸石排放，以确保生产的正常进行和工作面微震控制的有效性。在矿井生产相对空闲的时间段，如夜间或休息日，可以适当安排矸石排放。此外，合理安排矸石排放时间还可以考虑周边居民的生活作息和环境影响。尽量避免在居民密集区附近的矸石场进行排放，选择距离居民区较远且没有显著环境敏感性的场地进行排放。并且，应尽量选择居民不活跃的时间段进行排放，以减少对居民生活的干扰和不适。最后，合理安排矸石排放时间还应考虑矸石排放量的合理控制。根据矿井生产进度和矸石堆场容量，合理控制每次排放的矸石量，避免排放过多导致场地积满或造成矿山环境的不良影响。

3.3加强安全监测与预警

为了确保深井特厚煤层综放工作面的安全运行，必须加强安全监测与预警工作。通过对工作面微震的实时监测和及时预警，能够及早识别和响应潜在的地质灾害风险，进而采取相应的安全措施[3]。首先，应建立健全工作面微震监测系统。该系统应包括地面微震监测设备、地下微震波形采集仪器以及数据传输和处理平台。监测设备应该在工作面附近布设，以实时监测微震事件的发生和特征。采集到的微震波形数据应及时传输至地面，并通过数据处理系统进行分析和解读。其次，需要制定合理的微震事件的预警标准。根据特厚煤层综放工作面的实际情况和历史经验，确定不同级别的微震事件对工作面的危害程度，并设定相应的预警阈值。

4结束语

本文通过对深井特厚煤层综放工作面微震活动规律的研究，对煤层开采过程中的地质灾害控制提出了相关的技术策略和建议。深入了解微震活动的特征与规律有助于提高煤炭开采的安全性和高效性。然而，研究中还存在一定的不足之处，需要进一步的实验与理论分析以及工程应用验证来完善与改进技术策略。

参考文献

[1]李军伟.特厚煤层综放工作面坚硬顶板破断规律及控制研究[D].西安科技大学,2019.

[2]王元杰,刘金亮,陈法兵.深井特厚煤层综放工作面旋转调采期间微震活动规律研究[J].煤矿开采,2017,22(05):89-91+70.

[3]唐辉.深井特厚煤层短壁工作面快速回采条件下瓦斯防治技术[J].矿业安全与环保,2017,44(02):79-83.