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第46 卷第9期2023年9月地测与水害防治顶板疏水对微震事件分布规律影响研究煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.9Sep.2023芦盛亮，司广宏，郝军（璐安化工集团余吾煤业公司，山西长治0 46 0 0 0）摘要：顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现，给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程，对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测，发现在顶板疏水后，富水区边缘及其外部的微震事件频次和能量远远高于富水区域内，微震能量峰值位置距富水区边缘7 0 8 0 m，说明此区域为矿压显现防治重点区域。研究结果可以为煤矿顶板疏水降压引起的矿压事故防治提供一定的指导。关键词：顶板富水工作面；疏水；矿压：微震事件中图分类号：TD74Study on the influence of roof drainage on thedistribution of microseismic eventsLu Shengliang,Si Guanghong,Hao Jun(Yuwu Coal Industry Co.,Ltd.,Lu an Chemical Group,Changzhi 046000,China)Abstract:The drainage and depressurization before mining in the roof water abundance area could induce the miningpressure behavior of the working face,which posed a threat to the safe mining of the coal seam in the roof water abundanceworking face.In this paper,combined with the drainage and depressurization process of No.N1105 Face in Yuwu CoalIndustry,microseismic monitoring was carried out on the mining of roof water abundance working face after drainage.It wasfound that after the roof was drained,the frequency and energy of microseismic events at the edge of the water abundancearea and its outside were much higher than those in the water abundance area.The peak position of microseismic energywas 70-80 m away from the edge of the water abundance area,indicating that this area was the key area for the preventionand control of mine pressure.The research results could provide guidance for the prevention and control of mining pressureaccidents caused by drainage and depressurization of coal mine roof.Key words:roof water abundance working face;drainage;mining pressure;microseismic events文献标识码：B文章编号：2 0 9 5-59 7 9（2 0 2 3）0 9-0 0 57-0 4号。一些煤矿在工作面接近富水区时，发现每天都1概况有10 J的大能量微震事件。为了进一步评价富水工作面顶板高压含水层的存在给工作面安全生产带来了较大隐患。为了保证安全生产，需要对顶板富水区进行采前疏水降压工作I-3。然而，在疏水降压后，工作面顶板可能会在一些范围内出现矿压显现现象，引发一系列问题。鄂尔多斯矿区的一些深部巷道在顶板疏水过程中出现了明显的动力现象。为了评估顶板疏水的矿压变化，采用微震监测手段对疏水后开采进行监测，发现在富水区的外或边缘出现了大量微震信责任编辑：张彤卫D0I:10.19286/ki.cci.2023.09.014作者简介：芦盛亮（198 3 一），男，山西长治人，高级工程师。引用格式：芦盛亮，司广宏，郝军.顶板疏水对微震事件分布规律影响研究J.煤炭与化工，2 0 2 3，46（9）：57 6 0.区疏水降压对矿压显现的影响，需要定量化分析微震信号和疏水降压支架的关系4-。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程，探究矿压显现与微震信号的关系。2N1105工作面顶板疏水情况根据瞬变电磁勘探及现有水文地质资料，余吾煤业N1105工作面顶板含水层主要为3 号煤层顶板、K8及K10砂岩含水层，工作面顶板富水情况572023年第9期如图1所示。工作面回采前已施工完成3 8 个顶板放水孔，顶板疏水孔布置如图2 所示，累计放水量约6.4万m，各孔疏放水量见表1和表2。N1105煤炭与化工工作面回采过程中预测最大涌水量为150 m/h，正常涌水量为50 8 0 m/h。第46 卷图1N1105工作面顶板富水情况Fig.1 The roof water abundance situation of No.N1105 Face图2 N1105工作面顶板疏水孔布置Fig.2 The roof drainage hole arrangement in No.N1105 Face表1N1105工作面胶带顺槽顶板疏水情况Table 1 The roof drainage of belt roadway in No.N1105 Face孔号孔深/m倾角/方位角/1号2202号2203号2204号2205号2206号2207号2208号2209号22010号22011号22012号22013号22014号22015号22016号22017号220孔号孔深/m倾角/21号22022号22023号22024号22025号22026号22027号22028号22058开孔位置30122309330513013230933046301373093303030129309330513014830933030301293093表2 N1105工作面回风顺槽顶板疏水情况Table 2 The roof drainage of return air roadway in No.N1105 Face方位角/3030330269302223029430219303033025930222成孔水量/(mh-)2.2胶顺里程1 0 7 8 m右帮1.81.31.3胶顺里程13 8 5m右帮1.83.21.0胶顺里程17 8 3 m右帮1.31.11.7胶顺里程2 2 8 0 m右帮0.90.61.0胶顺里程2 6 8 5m右帮1.21.41.1胶顺里程3 0 8 0 m右帮1.0开孔位置成孔水量/(mh-)2.1距切眼90 m1.31.51.8距切眼495 m2.04.9距切眼8 7 9 m2.01.5现水量/m32.5132 27315111 56222053 2231 2011 2551 4082.021836753130115491 72217991851现水量/m23231 8731 9621 5982.455552325181755芦盛亮等：顶板疏水对微震事件分布规律影响研究续表孔号孔深/m倾角/方位角/29号22030号22031号22032号22033号22034号22035号2203工作面回采过程富水区内外微震事件分布为了探究疏水后的矿压显现情况，对N11052023年第9期开孔位置成孔水量/(mh-)30296302593029630252303273020330245现水量/m3距切眼12 3 0 m1.72.1距切眼 1511 m1.82.92.0距切眼 1910 m1.51.5工作面回采过程进行微震监测。共布置5个微震监测点，分别为T25、T 6、T 7、T 9和T10，具体位置如图3 所示。221522891 7263 3632.12217991851SOIIN2图3 微震监测点的布置Fig.3 Arrangement of microseismic monitoring points图4为N1105工作面整个回采过程所有微震事件分布特征，浅色点表示监测到的微震事件的全部位置。图5为N1105工作面整个回采过程大于103J微震事件分布特征。图4、图5中阴影部分为顶板富水区域，工作面回采前对富水区施工了大量疏放水钻孔，富水区砂岩裂隙水基本被疏干。图4回采过程所有微震事件分布Fig.4 Distribution of ll microseismic events in mining process图5回采过程大能量微震事件分布Fig.5 Distribution of large energy microseismic events in mining process由图4和图5可以看出，工作面回采过程大能量微震事件大部分产生在富水区域边缘及以外区域，富水区内较少。微震事件的能量越大，工作面上方的岩体破碎越剧烈，矿压显现也就越明显。这表明在疏水后，富水区的应力向周围发生了转移，在开采时采动应力的作用下富水区边缘及外部发生了剧烈的矿压显现。为了研究大能量微震事件的具体情况，分别对富水区内、富水区外及富水区边缘的大能量微震事件个数及所占比例进行了统计，如图6 所示。592023年第9期富水区边缘16%图6 富水区内外大能量微震事件个数及比例Fig.6 Number and proportion of large energy microseismic eventsinside and outside the water abundance area由图6 可知，在富水区外共发生2 3 6 次大能量微震事件，占微震事件总个数的7 3%；在富水区内共发生3 5次大能量微震事件，占微震事件总个数的11%；在富水区边缘共发生53 次大能量微震事件，占微震事件总个数的16%。因此可以看出，N1105工作面回采过程中，大能量微震事件主要分布在富水区边缘及富水区外，在富水区内微震事件较少。这在一定程度上说明在进行疏水降压后，富水区是应力降低区，在回采过程中发生的矿压显现的可能较低；富水区边缘及其外部是应力升高区域，在回采过程中较为容易发生矿压显现。在N1105工作面回采期间，统计了富水区内、外区域微震事件各指标变化规律，如图7 和8所示。富水区外150m7080m图7 富水区内外各微震日累计频次变化规律Fig.7 The variation law of daily cumulative frequency ofmicroseismic events inside and outside the water abundance area300001富水区外二2 6 0 0 0150m7080m1800014000100006 0004.0000图8 富水区内外各微震日累计能量变化规律Fig.8 The variation law of daily cumulative energy ofmicroseismic events inside and outside the water abundance area由图7 和8 可以看出，顶板疏水影响着N1105工作面微震事件的分布规律。具体表现为在富水区60煤炭与化工边缘外150 m范围内的微震事件总个数具有多于富富水区内11%富水区外73%富水区外富水区外150m7080m富水区内50 m富水区外7080mAL第46 卷水区内的趋势；在富水区边缘外150 m范围的微震事件总能量具有大于富水区内的趋势。因此，总体分析可见，在富水区边缘外150 m范围内的各微震指标数值普遍高于富水区内，并且在富水区的2 个边缘外呈现各微震指标数值先增大后减小的趋势，峰值距富水区边缘7 0 8 0 m。说明疏水区是应力降低区，其应力向周围发生了转移，使得富水区边缘和外部更容易发生微震事件。通过以上工作面回采过程微震事件的分布特征，可以发现顶板疏放水使得煤岩层原岩应力重新分布，进而影响着微震事件的分布规律，总体表现为在富水区内大能量微震事件较少，各微震监测指标数值较低，在富水区边缘一定范围内大能量微震事件较多且各微震监测指标数值较高。因此，微震事件的频次和能量可以在一定程度上反映疏水降压后的矿压显现情况，矿压显现越剧烈，微震事件的频次和能量越剧烈。在疏水区域外，矿压显现比较剧烈，应根据实际情况，做好相应的支护措施，以免发生矿井动力灾害。4结语通过对余吾煤业N1105工作面顶板疏水后回采过程中微震监测进行监测，对不同位置和回采阶段的微震事件进行了统计，分析了微震事件的个数、能量和频次分布规律。研究发现，在富水区边缘及其外部微震事件的个数和能量远大于富水区域内部，微震能量的峰值距富水区边缘7 0 8 0 m，表明在对顶板疏水后，富水区域内会形成应力降低区，其应力会向周围转移，导致周围区域发生矿压L显现。因此，可以根据微震监测的信号对顶板疏水引发的矿压灾害进行定向防治。参考文献：1 舒凑先，姜福兴，魏全德，等.疏水诱发深井巷道冲击地压机理及其防治J.采矿与安全工程学报，2 0 18，3 5（4）：780786.2王博，朱斯陶，魏全德，等.顶板疏水快速回采工作面冲击地压机理及防治措施J1.煤矿安全，2 0 2 0，51（7）：205-209.3 王卫宏.煤矿井下顶板疏水综采面冲击地压原因分析及治理J.山西冶金，2 0 2 2，45（4）：12 4-12 5.4李生亚.顶板疏水快速回采工作面冲击地压机理及防治措施研究J.当代化工研究，2 0 2 1（2 1）：41-42.5 王博，姜福兴，朱斯陶，等.深井工作面顶板疏水区高强度开采诱冲机制及防治JJ.煤炭学报，2 0 2 0，45（9）：3054-3.064.