冲击地压监测系统的实际应用

科学技术创新2021.06煤矿冲击地压的微震监测的实例分析石嘉栋何川(陕西彬长文家坡矿业有限公司,陕西咸阳713599)煤矿开采工作属于高危行业,在实际工作过程中常常发生许多突发事件。

其中冲击地压对于采矿工作人员人身安全具有极大的威胁,随着煤矿开采深度的增加,冲击地压的产生几率也会随之增大。

目前微地震监测系统是最行之有效的预测系统,有关人员应对其深入分析,以便有效利用,减少冲击地压带来的损失。

冲击地压,又被称作“岩爆”,在煤矿作业中又被称作“煤爆”。

冲击地压引发灾害的原因主要是岩体或者矿体受到自身内部的高应力作用,其平衡的状态被严重打破,进而突发性地将大量的能量释放出来,引发振动和爆炸,最终使矿井、巷道等四周的岩石以及矿体等被大量喷出。

此类危害具有极大的危险性,会破坏岩体,损毁设施、支架等,严重时甚至会使巷道发生垮落,被彻底破坏,最终造成人员伤亡。

在煤矿中,冲击地压还会对矿井内部造成严重破坏,极易引发煤尘、瓦斯等爆炸,严重影响内部通风系统,严重时还会引发地面的不断震动,甚至出现火灾、水灾、破坏建筑物等现象[1]。

1工程概况监测人员采用先进的微地震监测仪器监测某煤矿1610、1609以及1409工作面的覆岩断裂破坏。

此处煤矿的地质结构比较复杂,此区域范围内具有极多的断层,其地表的地面标高是+35.8m ,其工作面的标高范围是-831m ~-783m ,走向为1129m 。

此煤矿内的煤层是5.1m ,整体工作面呈现单斜走势,其单轴具有20M Pa 的抗压强度,冲击倾向大。

同时,煤层倾斜角度平均是23°,其基本顶是16.8m 厚的细粒砂岩、粉砂岩以及泥岩组合,而直接顶是粉砂岩,有7.02m 的厚度。

此煤矿场巷道具有22.83M Pa 的垂直应力。

以往在此处的采矿作业过程中,曾经出现过一次明显的冲击地压,巷道两侧发生过较大的变形,当时抛出了很多煤体,损坏了所有此区域内机电设施,并使3人受到了轻伤。

煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用1、引言随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增加，煤矿资源逐渐成为我国能源供应的主要来源之一。

然而，煤矿开采过程中，由于地质条件的限制以及采矿技术的限制，冲击地压现象时常发生，引起严重的矿山灾害。

因此，在煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治方面，研究关键技术，开展示范应用，对于保障煤矿生产安全具有重要意义。

2、冲击地压的概念冲击地压是指在采煤过程中，由于煤柱受到突出煤和后方煤体的影响而发生的一种地压现象。

由于受力突发且一般难以预测，往往会导致地表沉降、煤柱破坏以及矿井顶板垮落等严重后果。

3、冲击地压区域应力监测技术冲击地压区域应力监测技术是指通过对煤层应力进行实时监测，以便快速准确地预测冲击地压事件的发生，从而采取相应的防范措施。

目前，煤矿冲击地压区域应力监测主要采用的技术包括钢筋测力仪、综合地质仪器和数码测量等。

4、冲击地压源头防治技术冲击地压源头防治技术是指通过改变煤层力学性质或采矿参数，从源头上控制冲击地压事件的发生。

目前，煤矿冲击地压源头防治主要采用的技术包括压缩煤柱保护法、控制宽度采煤法和减小采高等。

5、关键技术的示范应用为了加强煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的示范应用，我国部分煤矿开展了一系列的研究。

例如湖南龙山煤矿采用了数控综采面区域应力实时监测技术和综合地质仪器进行冲击地压预测和预防；山东金鼎煤矿引进了压缩煤柱保护技术，并结合井下综合地质工作实现了冲击地压源头的防控。

6、总结煤矿冲击地压是煤矿生产过程中不可避免的灾害之一，对于煤矿生产安全具有重要影响。

煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的关键技术研究及示范应用，可为煤矿生产安全提供有力保障，促进我国煤炭资源的可持续发展。

煤矿回采期间冲击地压的分析及防冲措施的应用发布时间：2022-04-01T07:24:59.329Z 来源：《科学与技术》2021年第32期作者：徐波[导读] 冲击地压是煤矿开采过程中不可避免的巷道变化运动。

如何去认识和预防冲击地压是每个煤矿技术人员义不容辞的责任。

徐波新汶矿业集团有限责任公司摘要：冲击地压是煤矿开采过程中不可避免的巷道变化运动。

如何去认识和预防冲击地压是每个煤矿技术人员义不容辞的责任。

本文通过分析某煤矿工作面地质状况和开采工艺, 对开采技术中的顶板来压规律、顶板管理方式及回采速度进行分析, 并提出合理可靠地防冲设计。

关键词：煤矿，回采。

防冲措施，冲击地压随着开采深度和开采强度的增加, 煤矿发生冲击地压灾害日益加剧 [1] 。

因此, 研究工作面回采期间冲击地压防冲设计具有重要意义。

1 工作面概况某煤矿工作面为采区第三个回采工作面, 位于上个工作面回风大巷西南侧, 东南8m为已回采结束的工作面, 西部未开拓。

该工作面里段净宽180m、外段净宽60m, 可采长度1636m, 工作面煤层厚度8.1m~10.4m, 平均9.44m。

工作面内受断层及小褶曲影响, 煤层略有起伏, 煤层倾角0°~7°, 平均3°, 倾向180°~290°。

老顶为中砂岩, 平均厚4.7m, 直接顶为泥岩, 平均厚度4.9m, 直接底为粉砂岩, 平均厚度3.2m。

该工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤法开采, 全部垮落法管理顶板。

2 冲击危险分析根据《煤矿工作面冲击危险性评价报告》可知, 影响工作面安全生产构成威胁的冲击危险因素主要有地质因素及开采技术因素两类, 其中地质因素包括煤岩层特性、埋深、顶底板岩性及地质构造, 开采技术因素包括覆岩活动、顶板管理及推采强度。

2.1 地质因素根据中国矿业大学鉴定, 判定该工作面煤岩的冲击倾向性类别为Ⅱ类, 即弱冲击倾向性。

重视。 象。
据 的 基 础 上 ，对 下 一 时 段 内监 测 区域 危险
华 丰 煤 矿 是 国 内冲 击 地 压 灾 害最 早 、
最 为 严 重 的 矿 井 之 一 。为 了利 用 可 靠 的 监 测方法研 究和 防治冲击地压 ， 华 丰 煤 矿 先
微 震 监 测 系统 与地 音 监 测 系 统 都 是 用 于 监 测 煤 矿 开 采 过 程 中煤 岩 体 破 裂 过 程 中
要： 为了 摸索煤矿因采深的逐步加大 ， 遣成煤矿冲击地 压危险性增大的原因， 进一步了 解冲击地压发生的前兆， 通过 对ＡＲ Ａ ＭＩ Ｓ Ｍ／ Ｅ 微 震
￣ ＡＲ Ｅ Ｓ 一５ ／ Ｅ 地 音 两套 冲击地 压 监 测 系统 的功 能 应 用， 数据 整理 、 分 析， 大 能量 震 动 事件 发 生前 蝶 岩层 内破 裂 信号 的接 收 对 比 分析 ， 充分 说 明 冲
． １ Ａ Ｒ Ａ ＭＩ Ｓ Ｍ ／ Ｅ 微 震监 测 系统 前， 两 套 监 测 系 统 已 获 得 了大 量 的 监 测 数 ２ 影响， 在 不 同 地 点 发生 的 破 裂 ， 对事 件 进行
科 学 统 计， 来 发 现 冲击 地 压 的 发 生 规 律 。 其 主 要 工作 原 理 是 利 用 各 拾 震 器接 收 到 震动 、
随 着 煤 矿 开 采 煤 层 深 度 的不 断加 大 ，
效应。 相比微震现象， 地 音 为 一种 高频 率 、
２ ． ２ Ａ Ｒ Ｅ Ｓ －５ ／ Ｅ 地 音监 测 系统
地 音 监 测 系 统 的 工作 原 理 是 ：通 过 提
冲击 地压、 顶 板 大 面 积 来 压 等 现 象 已 经 成 低 能 量 的 震 动 。 大 量科学 研 究表 明， 地音

ｆ ａ ｃ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｃ ｋ ｂ ｕ ｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｓ ａ ｎ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ ｂ ｕ ｎ ｔ ． Ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｓ ｆｅ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ，
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｓ ａ ｎ ｈ ￣ ｉ ａ ｎ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｓ ｔ ｓ ｅ ｉ ｒ ｏ ｕ ｓ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｅ ｔ Ｍ ｉ ｎ ｅ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ． Ｓ ｉ ｎ ｃ ｅ １ ９ ９ １ ， ｈｅ ｔ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ
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（ 徐 矿 集 团三 河 尖 煤 矿 ， 徐州 ２ ２ １ ６ １ ３） （ Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｓ ａ ｎ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ， Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ６ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）

防爆电源 主机
（光纤解调仪）
24芯光缆
12 34 传感器
6.3 ~ 9.5 少量片帮，Ⅰ级，弱冲击
Prb
ci t
Ue U0

9.5

14
~ 14 ~ 19
严重片帮，Ⅱ级，中等冲击爆 需要型支护，Ⅲ级，强烈冲击
19
严重破坏，Ⅳ级，极强冲击
冲击级别
无冲击
5 掘进工作面KJ649应力监测系统
该系统主要应用于矿井沿空小煤柱掘巷、构造应力区等高冲击危险掘进巷 道，对迎头后部200m区域内煤体应力状况进行监测。
KJ649系统实时监测效果图
KJ649系统功能
掘进工作面KJ649应力监测系统布置 沿空巷道迎头后实体下帮侧200m范围内，组间距25m；实体巷道迎头后部
冲击地压危险判据
二、局部监测 1.高精度KJ551微震监测系统
该系统主要对回采工作面震动信号的即时、连续、自动监测，能够准确计算出能量大于 100焦耳的震动发生的时间、能量及三维坐标，监测采场围岩三维破裂特征，确定出断裂层位。
KJ551微震系统实时监测效果图
KJ551微震系统功能
KJ551微震监测系统
4 回采工作面KJ550应力监测系统
该系统用于回采工作面超前300m范围内煤体应力状况实时监测。
KJ550系统实时监测效果图
KJ550系统功能
回采工作面KJ550应力监测系统布置
应力计测站间距25m，随工作面开采随撤随安装，保证不少于12组运行； 每组测站布置2个测点，孔深为13m和8m，间距2m。
矿井
数据实时分析，预警提醒
集团
各矿信息集中展示，全局掌控
远程数据分析
疑难问题，远程专家服务

ｄ ｔ ｎ ｌｓ ｏｔａｅｏ ｖ ａｔ，ｉｔｉｓｃ ｌ ａｅ ｍａｌ ａｙｔ ｓ ，ａ ｔ —ｊｍｍｉｇｃ ｐ ｂｌｙａ ｄｏｈ ｒｃ ａａｔｒ ｔ ｓ ｕｔｂｅ ａａａ ａｙｉ ｓｆ ｒ ｆｆ ｅｐ ｒ ｓ ｗ ｉ ｓ ｎｒｎ ｉａｌ ｓｆ ，ｓ ｌ，ｅ ｓ ｏｕ ｅ ｎｉ ａ ｙ ｎ ａ ａ ｉｔ ｎ ｔｅ ｈｒ ｃｅｉ ｉ ，ｓ ｉ ｌ ｉ ｓｃ ａ
井 下采 掘活 动 能 够 诱 发 岩层 运 动 ， 其 是 构 造 计 ， 尤 而微 震监 测 的 过 程则 主要 是 对 冲击 过 程 的 记 录 应 力场 运 动 会 使 地 下 煤 岩 体 受 到 强 烈 的地 应 力 作 与描述 。 因此监 测井 巷采 场附 近煤 岩体 的声 发 射 与 用， 使煤 岩体 的应力 平衡 状 态遭 到破 坏 ， 发煤 岩体 微震 活 动 ， 能 够对 冲击 地 压 的孕 育 及 发 展过 程进 诱 就 破坏 并释放 能量 ¨ 。而 能量在 释放 过程 中往 往会 以 行研 究 。对 于 冲击 地 压危 险性 的评 价 来 说 ， 主要 弹性 波 的形式 向外 传播 并 引起 传 播 介 质 的震 动 ， 严 是根 据记 录 到的声 发射 参数 与局 部应 力 场 的变 化来 重 时会 出现剧 烈 的 冲击 性 破 坏 ， 重 危 害人 员 和设 严 进行 。煤 岩破 坏 的不稳 定 阶段是 煤岩 中裂缝 扩 展 的 备 的安全 。 结果 ， 声发 射现 象 则 是 微 扩 张 量 超过 一定 阀值 的 而 根据 煤岩 体构 造 及 破 坏 机 理 ， 击 地压 发 生 冲 表征 ， 现象 的进 一 步 发 展 则 表 现 为煤 岩 的最 终 断 该 前会 有一个 孕 育 过程 ， 这 一过 程 中煤 岩 体 受 压 会 在 裂 。断裂 最终 引 发 高 能 量震 动 ， 巷道 的稳 定 形 对 释放早 期 预兆 信号 ， 这些 信号 一般 情 况下 非 常微 弱 。 也 运用 先进监 测技 术对 煤 岩体破 坏前 期 释 放 的微 弱信 成威 胁 ， 可 能引发 冲击 地 压 。 对 危 险 区域 进 行 系统 的声 发 射 监 测 ， 录 并 分 记 号进行 早期 监 测 ， 于 预测 预报 可 能 发 生 的 冲击 地 对 析声发 射 事件 频度 、 率 、 率 、 时等 一 系 列 声 发 能 频 延 压 及煤 与 瓦斯 突出等 灾 害具 有 极为 重要 的意义 。

冲击地压工作面钻屑法监测技术及其应用冲击地压是世界范围内煤矿开采的最严重的自然灾害之一，尤其是随着开采深度的增加、开采强度的加大、开采条件的复杂化，在深部煤层开采中冲击地压危险性越来越大、冲击地压事件越来越多，已经成为制约煤矿深部高效生产的最主要灾害之一。

冲击地压监测预警与治理作为世界范围内采矿界的难题，依然没有得到有效解决。

冲击地压监测与治理已经成为很多煤矿生产安全的最薄弱环节，冲击威胁何时来，发生冲击后导致什么样的后果，是目前矿井安全生产面临的主要问题。

1 工作面概况北二700工作面位于北二采区东北部工作面地表为农田地，地表平坦工作面井下标高约为-507～-543 m，埋深约为570～620 m；工作面井下标高约为-507～-543 m，埋深约为570～620 m；工作面位于7-2煤层，煤层厚度在5.20～6.35之间，平均为5.78 m。

煤层1～4层，夹石0～3层，一般厚0.29 m。

该面煤层呈黑色，玻璃光泽，平坦断口，块状构造。

煤层垂直节理发育，走向近东西。

煤的自燃发火期为1～3个，煤尘爆炸指数40%。

该工作面煤层结构复杂，一般有3层夹石，夹石厚约为0.28 m。

岩性以炭泥岩为主，硬度小。

基本頂：岩性为粗砂岩，灰白色，以长石、石英为主，砂泥质胶结，厚度一般为10.38 m，硬度为5。

直接顶：岩性以泥岩、粉砂岩为主，灰-灰黑色，致密，泥质胶结，具斜层理和微波状层理，厚度8.60 m，硬度3～4。

底板：岩性为粉砂岩、细砂岩，厚度3～5 m，部分区域甚至厚度增加。

大兴煤矿7-2煤层开采工作面具有埋深大、构造复杂（断层发育丰富）、煤层群开采、临近采空区等特点，易于出现应力集中和能量积聚，相邻工作面开采时动压显现明显（地表建筑物能够产生显现），在重力应力场约束下保存的构造应力场和采动造成的集中应力足以使煤（岩）体产生破坏，存在发生破坏性动力灾害（冲击地压）的可能。

2 钻屑法监测原理2.1 钻屑法简介钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42～50 mm），分析钻孔在不同深度所排出的煤粉量和变化规律以及有关动力现象来判断冲击危险的一种方法，以接触冲击地压的危险性。

冲击地压测定、监测与防治方法
地压是土壤对基础结构的长期作用产生的巨大而持续的应力，它
会对重要的结构设施产生破坏性的影响。

为了进行地压测定，一般使
用压测仪，用来监控这种应力的变化，估计偏心应力对结构的影响，
评估地压的影响，以及进行预防防护。

一般来说，地压测定可以分为两个主要步骤：土地调查、地压测定。

土地调查先要查明需要测定地压的地点，研究其土壤、岩石等性质，分析土地环境情况，以及代表性点处地压值比较，以便正确判断
所在区域地压变化趋势。

地压测定采用深层孔洞测试方法来确定地压，具体步骤是：1、
在测点处饲养探头；2、数据采集；3、数据处理；4、计算地压的大小；
5、结果比较；
6、确定地压负荷的穿透效应；
7、绘制穿透曲线，确定
地压变化趋势。

一旦确定地压，就可以采取相应措施来防护基础设施。

根据地压
的分布情况，可以采用不同的措施，具体有固定地基、调节地基、护
筑固结构等。

此外，还可以进行地压的动态监测，将地压数据（如负
荷和位移）存储在数据库中，定期检查，及时发现地压变化，以便做
出正确的判断和防护措施。

地压测定、监测和管理是保障建筑和结构安全运行的重要环节，
只有恰当采取措施，才能有效防止负荷或应力大小超出设计范围，避
免构筑物受损影响、脆弱起坍或破坏、坍塌等危险情况发生。

KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统的安装与运行大隆矿田旭摘要大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，提升了工作面冲击地压预测预报精度和研判能力。

关键词监测冲击地压应力变化预测预报KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，凭借多元化的尖端通讯网络技术，将生产矿井顶板动态参数传输至地面计算机监测网络，通过监测分析软件，实现实时监测报警，通过局域网、广域网实现监测数据的自动化和信息化。

对生产矿井进行顶板压力及围岩应力实时观测，利于分析矿压显现规律、对冲击地压进行监测预警，从而更好地指导安全生产。

为继续发展和巩固矿井安全生产局面，提升煤矿动力灾害预防能力水平，大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，取得良好的效果。

1综采工作面概况大隆矿二水平东二1507综采工作面，位于二水平东二采区的中部，东侧以F13断层为界；南侧以F9断层为界；西侧以二水平东二1509设计工作面为界；北侧以二水平东二大巷保护煤柱为界。

工作面平均面长762m,工作面宽199m，面积152369㎡，标高-516.8～-541.8m。

所采煤层为15煤层，复合煤层。

煤层厚度最大为1.71m，厚度最小为1.64m,平均厚度1.69m；煤质较好。

煤层含多层夹石，单层最大厚度0.13m，煤层中夹石平均厚度0.12m。

15煤层上覆为14煤层,平均层间距为32.75m。

下伏16煤层，层间距35.0m，最大厚度为1.30m,最小厚度为0.62m,平均厚度为1.10m，局部不可采。

15煤层自燃发火期为3～6个月。

15煤层伪顶为炭质泥岩,最大厚度0.20m，最小厚度0m，平均厚度0.10m，灰黑色，破碎。

15煤层直接顶为砂质泥岩,最大厚度5.0m，最小厚度0m，平均厚度1.80m，灰色，较破碎。

15煤层老顶为粗砂岩、细砂岩,最大厚度32.39m，最小厚度24.30m，平均厚度30.85m。

微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用摘要:微地震是一种小型的地震,在地下矿井深部开采过程中不可避免的发生岩石破裂和地震活动。

冲击地压是采矿诱发的矿井地震, 严重威胁着煤矿的安全生产。

微地震监测技术是一种新的地球物理探测技术,利用微地震监测系统是预测预报冲击地压的有效手段,分析微地震事件的分区性,指出应力积聚区域及冲击地压危险区域,成功预测了该工作面的冲击地压。

关键词:微地震监测手段冲击地压预测预报冲击地压,也称岩爆,它是在一定条件下一种岩体中聚积的弹性变形势能突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象。

冲击地压首次在英国南斯塔福煤田发生,所有采煤国家也都陆续出现冲击地压。

发生冲击地压的条件是岩体中有较高的地应力,岩石具有较高的脆性度和弹性,并且地应力超过了岩石本身的强度。

冲击地压具有突然性、瞬时震动性和破坏性,采煤井下生产安全和作业人员的生命安全受到严重威胁,现在已成为世界范围内矿井中最严重的自然灾害之一,对冲击地压进行预测的传统方法主要有采用微地震监测法,下面就谈谈自己对微地震监测系统对冲击地压预测预报的肤浅看法。

1 微地震监测技术以声发射学和地震学为基础的微地震监测系统,该方法集采矿学、地震学、信号采集与处理、信号传输等多学科知识于一体,是研究冲击地压、水害治理、煤与瓦斯突出等矿山灾害的有效手段。

通过观测分析矿井生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动的影响效果及地下状态的地球物理技术。

地球物理学技术为研究小范围内信号微弱的微地震事件提供了技术支持。

2 微地震系统监测原理当地下岩石由于人为因素或应力作用下发生破裂、移动时,产生微地震和强大的声波向周围传播。

在地下岩土中布置微地震传感器,实现微震数据的自动化采集、传输和处理,利用定位原理确定岩石破坏发生的位置,且在三维空间上显示出来,记录这些微地震波的到达时间、传播方向等信息,利用恰当的计算方法可以确定岩石破裂点,即震源的位置。

(如图1所示)微地震监测技术能够根据震源分析地震破裂尺度和性质。

【 ５ ］姜福兴． 采场覆 岩空间结构观点及其 应用研 究【 Ｊ ］ ． 徐 州： 采
矿 与 安 全 工 程 学报 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ ３ （ １ ） ： ３ ０ — ３ ３ ．
作者简介
赵 俊锋 ： １ ９ ７ ５年 ３月 １日生 ， 本科 ， 辽 宁工程技 术 大 学， 采矿工程 师、副处长 ，现在沈 阳焦煤 股份 有限公 司生产处工 作， 主要 从事煤矿采掘 生产与管理 ， 参与研 究过 综合机械 化开
煤矿 现 代化
２ ０ １ ４ 年第１ 期
总第１ １ ８ 期
利 用板模 型和梁模 型计算 首采工作面来压步距
刘 涛， 王 敬冰 ， 胥清 贵
（ 兖矿 集团有 限公 司 济宁二 号煤矿 ，山东 济 宁 ２ ７ ２ ０ ７ ２ ）
摘 要 济 宁二号 煤 矿 １ ５ ３ Ｌ ０ １ 工作 面 为十 五采 区首 采 工作 面 ， 工作 面回 采 中直接顸 垮 落步距 ， 老顶 初 次来压 步距无同采区参照， 在 掌握工作 面直接顶、 老顶厚度及岩性的条件 下， 本文主要 阐述工作面 回采 前 ， 利 用板 模 型和 梁模 型 对直接 顶垮 落步距 、 老 顶初 次来 压步 距进 行计 算 ， 推 算 出直接 顶 、 老顶初 次步距 ， 有利 于在 工作 面直 接顶 垮 落及老 顶初 次来压前 做好 预 测预 报 工作 ， 确保 来压 期 间的安 全 。
参考文献 ： ［ １ ］ 曲效成 ， 姜 福兴 ， 于正 兴 ， 等． 基 于当量钻屑 法的冲击 地压 监测预警技 术研 究及 应 用【 Ｊ 】 ． 武汉 ： 岩石 力学与工程 学报 ，
２ ０１ １ 。 ３ ０ （ １ １ ） ： ２ ３ ４ ６ — ２ ３ ５１ ．

KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统简介KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统简介1 系统简介及监测⽬的KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统主要⽤于实时、在线监测、超前⽀承压⼒、煤柱应⼒、锚杆（索）载荷、巷道变形量。

长期进⾏矿压监测，还可以进⼀步揭⽰矿压显现规律，加强⼯作⾯管理。

KJ21煤矿顶板监测系统⽤于实时在线监测⽀架⼯作阻⼒，主要监测⽬的如下：（1）顶板来压及⽀架⼯况实时监测与预警通过实时监测⼯作⾯⽀架⼯作阻⼒，对⽀架初撑⼒、末阻⼒、安全阀开启率、不保压率、不平衡率、来压步距进⾏实时预警，及时采取有效措施防⽌⼤倾⾓⼯作⾯⽀架发⽣倾倒和歪斜，减少顶板事故和顶板灾害。

（2）矿压显现规律研究通过分析⽀架⼯作阻⼒与时间关系曲线，总结⼤倾⾓⼯作⾯上、中、下等不同位置的矿压显现规律，包括来压时间、来压步距以及来压强度，为预测、预报顶板来压及⽀架选型提供依据；（3）⽀架与地质条件适应性评价分析⽀架⼯作阻⼒分布特征，研究围岩与⽀架的相互作⽤关系，评价⽀架与地质条件适应性，优化后续⼯作⾯⽀架⽀护强度；2 系统配置（1）为监测⽀架受⼒情况及顶板来压情况，在塔拉后煤矿⼯作⾯布置16台⽀架压⼒记录仪，监测数据通过信号转换器接⼊以太环⽹交换机，共使⽤3台矿⽤隔爆兼本安电源进⾏供电。

详细设备清单如表1所⽰。

表1 KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统设备清单3 仪器使⽤环境条件（1）环境温度：0～+40℃；（2）平均相对湿度：不⼤于98%（25℃）；（3）⼤⽓压⼒：80～110KPa；（4）场所：有甲烷、煤⽓等爆炸性混合物，有污⽔及其它液体浸⼊的场合；4 系统技术指标（1）该系统⽀持多个⼦系统和多元矿压参数监测，系统⽀持最多达16个独⽴采区（测区）的矿压监测，每个测区检测内容包括：综采⼯作阻⼒、围岩应⼒、锚杆⽀护应⼒、巷道变形监测多元参数监测。

（2）系统每台本安型电源负载的传感器测点不少于20个；（3）系统所有硬件设备需取得防爆认证、煤矿安全标志和检验合格证书。

１我国 冲击 地压现 状 近 年来 ，随着 我 国煤矿 生 产 能力 的提 高 、开采 强度 的增 大 ，开采深 度 的增 加 ，冲 击地压 事故 的发生频 率和 强度 越来 越大 ，冲 击地压 灾害 已经成为 制约 煤矿安全 生产 的重要 因素之～ 。冲击地 压 的灾害给 国家和矿 井带 来了极 大 的危害和经 济损 失，它 不仅损 失了大量 的煤炭 资源 ，而且还危 及井 下人员
应 用 技术
Ｉ ■
Ｃ Ｍ Ｉ Ｒ ＳＩ煤矿 冲击地压实ｚ 张胜泉
（ 山东省滕 州市鲍沟 镇滕 东生建煤 矿 山东 滕州 ２７ ２ ） ７５ １ ［ 摘 要］ 击地 压灾害 是制 约煤矿 安全 生产 的重要 因素之 ～ 。Ｃ Ｍ Ｉ 冲 Ｒ ＳＩ煤矿 冲击 地压 实时监 测系 统是～ 套配合 钻屑 法实 现冲击 地压 预警监 测 的 自动化 煤 安 系统 。文章 中 阐述 了系 统 的 原理 、 功能及 安装 方法 ，并且 通 过对 现 场 的监 测应 用 分析 ，证 明该 系统 对 冲击 地 压煤 矿 的有 效监 测 预 警有 着 积极 的作用 。 ［ 关键 词］ 冲击 地压 指标 体系 实 时监测预警 中图分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ３ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ９ ９ ４ （ ０ ０ ３ — ６ ６ ０ １ ０ — １Ｘ ２ １ ） ６ ０ ５ — ２
和设 备的安 全 ，因此 如何对 冲击地 压危害 发生 的位置及 时 间进 行快速 、准确 预测 预报 就显得 十分迫 切 。山东省滕 东生建 煤矿 经冲击 地压倾 向性鉴定其 ３ 下煤 层及顶板 具有强 冲击性 ，基 于这一严 重威胁 ，滕东 生建煤矿 引进 了北京 科技 大学矿 山微 震研 究中 心研发 的 Ｃ Ｍ Ｉ 煤矿 冲击 地压 实时监 测系 统 。 Ｒ Ｓ Ｉ ２系统 简 介 ２ １ 系统原理 本 系统 基于 钻屑 法 的基 本原 理 ，通过矿 压 理论 、现场 监 测总 结 出支承 压力 分布 、钻 属量与钻 孔应 力三者 的关系 理论从 而研究 预测预报 技术 和关键 阂值 的确定 方法 。 ｓ ｃ Ⅱ煤 矿冲 击地压 实时监测 预警系 统 的理 论基础 ， “ 是 当 量钻 屑量预报 冲击地 压 的机 理 ” 。该机理 指 出：在有冲击 危险 的区域 ， 发生 在 冲击 地压之 前，采动 应力存 在逐步 增加 的过程 ，且应力 必须达 到煤体破 坏极 限时，才有可 能发 生冲击地 压，而此 时钻 屑量将超 过额定 的安全 指标 ，因此， 应力 增量 的变化 规律 与钻 属量存 在相 关性 ，通过监 测应 力增 量 的变化 规律 ， 相 当于间接地 得到 了钻屑量 ，故将 应力增 量称 为当量钴 屑量 。由于应 力增量 可 以实现实 时在线监 测 ，因此 ，可 以通过 监测应 力增量 ，实现冲 击地 压的监 测预 警 。 ２ ２ 系统功能 Ｃ Ｍ Ｉ 矿冲 击地 压 实时监测 系 统具 有 以下功 能： Ｒ ＳＩ煤 １ 、能够实 时监 测工作 面超前 应 力变化 动态 ，能后 实时显示 危 险区 的位 置 、危 险性 、发展趋 势 ； ２、能够 监 测和 检 验 已有 卸压 工 程 的有 效性 和 卸 压效 果 ； ３、能 够 监 测巷 道 周围 应 力 场的 变 化状 态 。 ３滕 东生 尊煤 矿ＣＲ ＳＩ煤矿 冲 击地 压实 时监 测 系统 的安 装 Ｍ Ｉ Ｃ Ｍ Ｉ Ｒ Ｓ Ｉ煤矿 冲 击地 压 实时 监测 系统 主 要包 括 压力 传感 器 、井 下监 测 主 、通讯 网络 和地面 主机 ，这里重 点介绍 压力传 感器 的布置 。根 据滕 东生建 煤矿 的实际情 况 ，北京 科技大 学技术 人员和滕 东 生建煤矿 工程技 术人员共 同 讨论 ，并制定 出 了冲击 地压 监测系 统的安装 方案 ，方案 中确定将 测区布 置在 滕东 生建煤矿 ３下 １７工作面前 方 ２０米的 区域范 围 内，轨 道顺槽 和运输 顺 ０ ５ 槽共 安装 ２ Ｏ组，每组 有 ８ 和 １ 米深 的传感 器组成 ，共计 ４ 个通道 ，每个 米 ４ Ｏ 监测 点相互 间隔 ２ ５米 （ 据 井下条 件 的变化 。可 以适 当缩 小距 离组 与组之 根

探究微震监测系统在煤矿冲击地压预警中的应用发表时间：2019-06-18T11:44:53.680Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：郑义宁孟凡超侯祥丁[导读] 摘要：科学技术的不断进步和快速发展，促使很多行业在发展过程中，都会选择一些先进的技术手段来进行应用。

山东能源临矿集团菏泽煤电公司郭屯煤矿山东菏泽 274700摘要：科学技术的不断进步和快速发展，促使很多行业在发展过程中，都会选择一些先进的技术手段来进行应用。

比如在针对煤矿冲击地压问题进行具体处理的时候，可以将微震监测系统科学合理的应用其中，这样可以起到良好的预警效果。

本文对此进行分析，将微震监测系统在煤矿冲击地压预警中的应用作用充分发挥出来。

关键词：微震监测；煤矿冲击；地压预警；应用措施在当前我国社会经济不断快速发展的背景下，各个行业的整体发展势头都比较良好，对煤矿资源的整体需求量也在不断增加。

由于受到当前形势的影响，各个企业都在不断加大对煤矿的开采力度，同时还需要对开采深度进行不断的深入。

在这种背景下，由于受到煤矿冲击影响，而导致的地压灾害事件数量有了明显的上升。

这样不仅会导致周围环境遭受到严重的破坏和影响，而且还会威胁到人们的财产和生命安全。

在针对煤矿冲击地压问题进行具体处理时候，可以通过微震监测系统在其中科学合理的利用，来提前做好一系列的预警，同时还能够降低事故造成的恶劣影响。

1微震监测系统在煤矿冲击地压预警中的应用 1.1微震监测系统在当前科学技术不断进步和快速发展的背景下，越来越多的新型技术和自动化、现代化控制系统被广泛应用在各个领域中，对各个行业的发展具有非常重要的影响和作用。

特别是在当前煤矿资源需求量不断增加的形势下，越来越多的企业都在不断提高煤矿资源的开采量，同时还会对其进行不断深入的开采。

这样就会加大煤矿冲击地压出现的几率，一旦出现问题，不仅会对周围的环境造成严重的影响，而且还会威胁到作业人员的人身安全。

所以在这种背景下，可以将微震监测系统科学合理的应用其中，这样可以实现良好的预警作用。

ISS微震监测技术在监测煤矿顶板塌落及预警中的应用盛虞MDL/优赛科技地下空间测量技术推介会2009年5月21日，北京微震和微震监测技术（Micro-seismic Monitoring Technology） 微震：局部范围内岩石在断裂时以地震波形式产生的震动。

微震监测技术：利用监测岩体微震活动的发生、发展、以及通过对微震源的定位和分析，以判断、评估和预报监测范围内岩体的稳定性。

矿山微震里氏震级范围-123456711989 Newcastle 地震5.8级里氏震级矿山微震灵敏度510152040751002-44-66-1212-2020-35-1.5-1.0-0.50.0微震监测系统组成微震检波器（本质安全型）GSi微震仪（本质安全型，功率＜120mW） 数据通讯（RS232、RS485、PSK协议或光纤）与计算机系统数据处理软件及图像显示分析软件微震检波器ISS第五代全自动数字微震控制器普通型微震控制器煤矿用本质安全型微震控制器数据通讯方式和距离RS485每根电话线可接三只GSi微震控制器最大距离2400米，GSi间距最大1200米PSK由4芯线点到点接到每个GSi微震控制器最大距离5000-7000米根据信号电缆质量GSi微震控制器通讯示意ISS GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx技术特点：•自记式微震（裂缝）记录器，本质安全型；•记录器包括了拾震器、信号处理器、电池等；•多只GSx记录器可形成无线微震监测网；•采用无线传输模式，传输距离为100米；•可在没有电源供应和通讯网络的条件下实行监测；•可与GS监测网连接将数据传送到处理中心。

•配有闪光报警功能，可安装在作业面附近。

•磁铁吸附安装方式，便于重复应用。

GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx最新无线微震裂缝计数技术可回收检波器测得的高质量微震记录图线图像显示与分析软件过滤后的微震事件空间分布微震数据空间等值图表示高精度微震监测数据高精度微震监测数据地质结构面活动性的微震监测识别（1）Lynch R.（2005）The located seismic events would tend tolie on a particular group of geologicalstructures if those structures wereresponsible for the fracturing, andso a search for statistically significantplanes of weakness in the seismic data isuseful. When this procedure is applied tothe Navachab data, a plane sub-parallel tothe slope is indicated –Figure 5.Since this plane has a very similar dipand position to the major J2 joint set, it isassumed that these structures are slipping,resulting in the recorded seismicity.地质结构面活动性的微震监测识别（2）Moonee 煤矿顶板塌落与诱发风爆事故1998年1月22日悉尼《每日电讯报》：17名矿工在煤矿爆炸中受伤Moonee矿微震监测系统Moonee矿微震监测系统„4只三向28Hz检波器，永久性安装于顶板10 米深的钻孔中，检波器间距100m。

基于微震监测的5个指标及其在冲击地压预测中的应用地压冲击是一种将地压应力、裂缝产生及发展应力概念应用于岩溶地貌中的一种进展。

它作为一种地质过程，它主要发生在大力水压下，从而使地压力及其持续时间以及潜在的破坏威胁都被迅速活跃地压。

所以，监测地压及其所产生的损害对于防范灾害是很必要的。

近年来，微震技术得到了广泛的应用，已经成为地压监测的一种方法。

通过微震仪测量地压，可以判断地压真实状况，准确地预测地压冲击及其对建筑物造成的潜在损坏。

下面将介绍基于微震监测的五种指标，以及其在预测地压冲击中的应用：①震动能量。

它是指地面剪切应力的震动能量，可以用来计算临界震动能量，以确定该指标是否低于可控阈值。

②地面偏差。

这是测量微震时地压发生地点位移或转角的指标，它可以提供对地压分布的近似估计。

③峰值振幅。

它是指地压作用的瞬时振幅，可以用来提供对地压的估算大小以及超过临界振幅的过程。

④持续时间。

这是指测量微震振动的持续时间，它可以用来估算地压的断层发展和持续时间的可能性。

⑤波形形变系数。

它是利用微震技术计算微震波形形变率的指标，可用于估算地压发展变形角度，以及弹性释放所必须的可破坏威胁程度。

以上这五种指标都可用于评估地压冲击和损坏可能性。

例如，可以通过计算峰值振幅来评估地压造成的潜在损坏程度，并利用振动能量计算地压破坏的最小可控阈值。

此外，可以通过计算波形形变系数来估算地压发展变形角度、以及弹性释放所必须的可破坏威胁程度。

综上所述，基于微震监测的五种指标在预测地压冲击中有着十分重要的作用，它们可以帮助我们准确地判断地压冲击程度，并采取预防措施，以防止或减少可能造成的损害。