尚 海 張朝川

（鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）大興煤礦，遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)情況

大興煤礦的微震監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備于2018 年6 月中旬安裝調(diào)試結(jié)束，在南二903 工作面最先投入使用，之后在北二1203 工作面、北二909 工作面、南二906 工作面、北二1205 工作面、北二908 工作面、南五1201工作面、北一401 工作面投入使用，都取得良好預(yù)警效果，降低了工作面發(fā)生沖擊地壓的可能性。

2 大興煤礦SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)波速的確定

2.1 標(biāo)定炮位置的確定

為確保SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)震源定位的精度，需標(biāo)定放炮校準(zhǔn)系統(tǒng)波速參數(shù)。

選定指定地點(diǎn)作為標(biāo)定點(diǎn)，在標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行爆破作業(yè)，在南二903 工作面放標(biāo)定炮，確定波速并校驗(yàn)SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的定位精度。兩個定位炮的位置分別在南二903 工作面的回風(fēng)順槽13 號鉆場和9 號鉆場內(nèi)。

2.2 標(biāo)定炮信號記錄情況

SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)在這兩個時刻成功記錄到了兩個震動文件，分別為“2018-06-24 10.38.49 441.W”和“2018-06-24 11.54.55 855.W”，該區(qū)域一共安裝了8個拾震器，分別是1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)2018 年6 月24 日10：38：49 接收到一個震動信號。信號中1#、2#、3#、4#、5#通道信號最為清晰同時也對該預(yù)設(shè)放炮點(diǎn)形成了包圍。根據(jù)SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)定位原理對這5 個清晰的波形進(jìn)行P 波首次到時標(biāo)記，標(biāo)記情況，5 個通道在震動波形圖上到時標(biāo)記結(jié)果為2394ms、2240ms、2280ms、2372ms、2432ms。P 波首次到時標(biāo)記結(jié)束后，用Multilok 軟件調(diào)整波速參數(shù)進(jìn)行震源定位。通過不同波速計算的震源位置與真實(shí)放炮位置進(jìn)行對比從而確定最接近真實(shí)震源的波速作為最優(yōu)波速參數(shù)。定位效果對比詳見表1。

表1 標(biāo)定炮1 遞增波速下震源定位誤差

通過對比，標(biāo)定炮1 下驗(yàn)證的4100m/s 的波速從線性角度震源定位效果誤差相對較小。

第二個標(biāo)定炮：SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)2018 年6 月24日11：54：55 接收到一個震動信號。信號中1#、2#、3#、4#、5#通道信號最為清晰同時也對該預(yù)設(shè)放炮點(diǎn)形成了包圍。根據(jù)SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)定位原理對這5 個清晰的波形進(jìn)行P 波首次到時標(biāo)記，5 個通道在震動波形圖上到時標(biāo)記結(jié)果為7962ms、7852ms、7880ms、7990ms、8080ms。P 波首次到時標(biāo)記結(jié)束后，用Multilok 軟件調(diào)整波速參數(shù)進(jìn)行震源定位。通過不同波速計算的震源位置與真實(shí)放炮位置進(jìn)行對比從而確定最接近真實(shí)震源的波速作為最優(yōu)波速參數(shù)。定位效果對比詳見表2。

表2 標(biāo)定炮2 遞增波速下震源定位誤差

通過對比，以及綜合標(biāo)定炮1 所得出最佳波速4100 m/s 在標(biāo)定炮2 中驗(yàn)證的震源定位效果的誤差也相對較小。所以通過兩次放炮確定井下現(xiàn)有采掘范圍的最佳波速為4100m/s。

2.3 標(biāo)定炮能量計算

依據(jù)微震震源能量求解原理，采用SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)計算的兩次標(biāo)定炮的震源能量（按照驗(yàn)證后的波速V=4100m/s 為準(zhǔn)）。

通過以上兩個震動的能量大小表明SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)求解的標(biāo)定炮震源能量與裝藥量的關(guān)系，可見能量計算結(jié)果很好地吻合裝藥量的大小。兩次標(biāo)定炮定位結(jié)果表明：大興煤礦SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)礦震信號質(zhì)量良好，信號收集完整準(zhǔn)時。通過標(biāo)定炮對比驗(yàn)證，大興煤礦SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)波速設(shè)定在4100m/s 定位精度較高。震源定位誤差能控制在20m 以內(nèi)，系統(tǒng)定位精確完全能滿足礦井對重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域的礦震定位精度要求。大興煤礦SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)波速在4100m/s 時，計算的能量與裝藥量呈正相關(guān)性。說明波速參數(shù)的設(shè)置符合真實(shí)情況。

圖1 第一個標(biāo)定炮定位誤差折線圖

3 沖擊地壓預(yù)警指標(biāo)的確定

礦震與煤礦采掘生產(chǎn)關(guān)系密切，在發(fā)生強(qiáng)礦震與沖擊礦壓之前，開采附近煤巖體內(nèi)已經(jīng)因回采發(fā)生破裂，并產(chǎn)生微震信號，它們是分析沖擊危險與研究沖擊地壓機(jī)理的重要信息源。

微震法評價沖擊礦壓危險的實(shí)質(zhì)是觀測某個采掘工作面周圍微震參量（微震頻次、微震能量、震源分布和震動波速）在目前為止的水平上發(fā)生的變化，并確定由此引起的沖擊礦壓危險相對于到目前為止的沖擊礦壓危險上升和下降的程度。

根據(jù)沖擊危險性的界定，在掘進(jìn)巷道中發(fā)生能量超過1E+04J的礦震說明在掘進(jìn)過程中具有沖擊危險性；在采煤工作面中發(fā)生能量超過1E+05J 的礦震說明在工作面回采過程中具有沖擊危險性。微震監(jiān)測預(yù)警法確定采掘面沖擊礦壓危險狀況，主要是根據(jù)礦震能量等級：（1）震動能量的最大值Emax 和大多數(shù)的震動能量值；（2）一定推進(jìn)距釋放的微震能量總和（∑E）。同時，如果確定的沖擊礦壓的危險程度高，當(dāng)上述參數(shù)降低后，沖擊礦壓危險性不能馬上解除，必須經(jīng)過一個晝夜，或一個循環(huán)周轉(zhuǎn)后，逐級解除，一個晝夜最多只能降低一個等級。

圖2 第二個標(biāo)定炮定位誤差折線圖

4 微震監(jiān)測系統(tǒng)在北二909 工作面的應(yīng)用

北二909 工作面回采期間在北二909 運(yùn)順距離拉門口230m、700m 處安設(shè)了一個拾震器，北二909 回順距離拉門口480m 安設(shè)了一個拾震器，北二12 層軌道中巷直頭安設(shè)了一個拾震器，用于北二909 工作面回采期間進(jìn)行微震監(jiān)測。

北二909 工作面尾采期間受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，工作面處于向斜軸部的軸線，應(yīng)力集中程度較高，反應(yīng)到微震監(jiān)測系統(tǒng)上就是微震事件發(fā)生頻繁、地點(diǎn)較為集中，微震事件主要發(fā)生在北二9 層軌道中巷附近及北二909 回順區(qū)域，共發(fā)生微震事件38 次，最大能量為3.52×104J。

針對發(fā)生的微震事件進(jìn)行了研究和分析，制定了降低沖擊危險的防范措施，采取了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和施工卸壓爆破孔的方式降低沖擊危險性，采取措施后微震事件發(fā)生的次數(shù)明顯減少，保證了工作面的安全回采。

5 結(jié)論

1.進(jìn)行采掘工作面沖擊地壓防治時必須隨時掌握微震事件發(fā)生情況，根據(jù)微震事件發(fā)生的地點(diǎn)和頻率確定沖擊危險區(qū)域。

2.確定沖擊危險區(qū)域后要嚴(yán)格制定防范措施，保證措施真實(shí)有效。

3.微震監(jiān)測系統(tǒng)作為區(qū)域監(jiān)測，要同鉆屑法、應(yīng)力監(jiān)測法、電磁輻射法等局部監(jiān)測方法相結(jié)合，綜合分析確定采掘工作面沖擊危險性。