第9期 刘超等：采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟 ·1131· 微震监测系统在工作面内安装完毕后，通过放 S,砂岩裂隙含水层 9 炮进行系统原位的精度标定，以达到检验系统工作 状态和获得微地震波在该工作面岩层的传播参数的 ⊙s 20m S,砂岩裂隙含水层 目的.标定炮钻孔布置在远离工作面一侧的巷道边 帮上，孔深5m,孔径25mm,钻孔与水平面间的夹角 为10°，距离底板岩层与煤层的交界线即垂深为 58m 2.4m,距工作面一侧巷帮水平投影长4.9m,标定炮 奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 触发的微震波形图如图4所示. 图29号煤层顶底板水害赋存位置示意图 Fig.2 Sketch map of relative position between coal seam 9 and the water bearing layers 巷布置测区，为了能够精确监测底板采动破裂，兼顾 到可靠性，在位于工作面辅运巷29导线点位置布 设第1个监测钻孔，测区共布置了26个顶板监测 图4标定炮波形 点，25个底板监测点，顶底板交错布置，孔间平均距 Fig.4 Calibration blasting waves 离均为40m,如图3所示. 坐标变换后的炮点定位结果为(4377.5， 19106工作面采室区 67685.5,1024.1),标定点实际坐标为(4371.2， 19106工作面轴运 67684.6,1026.2),误差分别为X=6.3m,Y= 工作面准进方向 顶板 0.9m,Z=2.1m,平均误差3.1m,定位精度能够满 底板 足工程应用. 顶板 3数值模型与计算方案 底板 顶板 数值模拟具有周期短、成本低、结果可靠等优 底板 点，是工程地质分析中重要而有效的方法之一〔1. 顶板 本研究在现场微震监测的基础上，进一步采用 底板 FLAC3D数值计算程序开展煤层开采过程的力学分 顶板 析，研究回采过程应力场及塑性破坏区的演化 底板 规律. 顶板 3.1模型建立 检波器 底板 根据工作面的开采实际，通过对相关地质资料 的综合分析，将研究区内岩层按岩性划分为中砂岩、 图3KJ551微震监测台网布设 Fig.3 Configuration of the seismological observation network of 细砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、泥岩、煤层和灰岩.各岩 KJ551 microseismic monitoring system 层具体物理力学参数如表1所示. 表1地层模型各岩层物理力学参数 Table 1 Physical and mechanical parameters of rocks in the geological model 岩石名称 密度/八kgm-3) 体积模量/MPa 剪切模量/MPa 内摩擦角/（°） 内聚力/MPa 抗拉强度/MPa 中砂岩 2483 2600 1425 32 3.63 1.25 细砂岩 2553 3100 1425 28 4.59 1.96 砂质泥岩 2537 2150 1100 4.22 0.61 粉砂岩 2490 4800 3025 4.73 1.69 泥岩 2033 2025 1000 27 3.94 0.15 9号煤 1357 1529 641 9 1.62 0.30 灰岩 2800 2750 2000 30 9.34 3.15第 期 刘 超 等 ： 采 动 条件下底 板潜 在导水通 道 形 成 的微 霖 监测 与 数值模拟 微震监测 系 统在 工作 面 内 安 装 完 毕后 , 通 过放 「 ) 砂岩 ？ 隙 含水 层 , 炮进 行系统原 位 的 精 度 标定 , 以 达到 检 验 系统 工作 状态 和获得微地震波在该工作面岩层的 传播参 数的 砂岩裂 隙 含 水 层 目 的 标定 炮钻孔布 置在远 离 工作 面 一 侧的 巷 道边 帮上 , 孔深 , 孔径 钻孔 与水平面 间 的 夹角 为 ° 距 离 底 板 岩 层 与 煤 层 的 交 界 线 即 垂 深 为 距工作 面一 侧 巷帮 水平投影长 , 标定炮 奥 丨 陶 系石 , 岩 岩溶 层 ！ 触发 的 微震波形 图 如 图 所示 … 肥 , ’ 图 号煤层顶 底 板 水害 赋存位 置 示 意 图 “ , 《 “ ■ — — 巷布 置测 区 , 为 了 能 够精确 监测 底板采 动破 裂 , 兼顾 三 “ ‘ ■ 到 可 靠性 在 位 于工作 面辅运 巷 导 线点 位 置 布 ‘ 设第 个 监 测 钻 孔 , 测 区 共 布 置 了 个顶 板 监 测 点 , 个底 板监 测点 , 顶底 板 交 错布 置 , 孔 间 平 均距 离 均 为 , 如 图 所示 坐 标 变 换 后 的 炮 点 定 位 结 果 为 ( 工作 面采 , 标 定 点 实 际 坐 标 为 ( 工作 面辅运 , 误 差 分 别 为 , 丨 工 作 酣隹进 帥 , 平均误差 定位精度 能 够满 足 工程应用 丨 … — 数值 模型 与计算 方案 底板 数 值模拟 具有 周 期 短 、 成 本 低 、 结 果 可 靠 等优 一 ■ 网 点 , 是工 程 地 质分析 中 重要 而有 效的 方法之 一 本 研究 在 现 场 微 震 监 测 的 基 础 上 , 进 一 步 采 用 — 数值计 算程 序 开 展 煤 层 开采 过 程 的 力 学分 析 研 究 回 采 过 程 应 力 场 及 塑 性 破 坏 区 的 演 化 规 律 藤 丨 ？ ° 模型 建 立 “ 根 据工作 面 的 开采 实 际 , 通 过对 相关地质 资料 的综合分 析 将 研究 区 内 岩层按岩性 划 分为 中砂岩 、 「 图 丨 微 监 测 细 砂岩 、 砂质 泥岩 、 粉砂岩 、 泥岩 、 煤层 和灰岩 各岩 层具体物理 力 子参数 如表 所 表 地层模 型各岩层物 理力 学 参 数 岩石名 称 密 度 体 积模 量 剪 切 模 量 内 摩 擦角 。 ) 内 聚 力 抗 拉强 度 中砂岩 细 砂岩 砂质 泥岩 粉 砂岩 泥 岩 号煤 灰 岩