煤矿深部采场爆破地震波传播规律的 微震原位试验研究

采用本质安全型微震监测系统,在煤矿深部采场布置了微震监测台网,对测区内的爆破波信号进行了原位采集试验.提出了地震波"穿层"和"顺层"传播的概念,得到了地震波振幅的衰减曲线和回归方程.试验结果表明,振幅随传播距离的增大呈幂级衰减;"穿层"传播的衰减速率远大于"顺层"传播;地震波"穿层"传播200 m后,振幅损失严重,初始到时点开始模糊,需对到时进行补偿后方可参与震源定位.该结果进一步证实了该监测台网布置的合理性(测点平均间距60 m).微震监测和音频电透视结果证明,岩体破裂区和富集水区的存在加速了波的衰减.这些定性和定量的研究结论将为进一步研究微震监测台网布置的优化方案提供理论依据,也可为其他地球物理监测或探测手段提供实测的基础参数.     

国内多匝小线框瞬变电磁研究现状探讨

主要介绍了国内多匝小线框瞬变电磁理论研究进展、装置现状、应用现状,强调装置匹配好坏关系到采集数据的有效性,进而影响到应用的解译效果。     

构造活化的微震监测与数值模拟耦合研究

 Microseismic monitoring technology is applied to the catastrophe process monitoring of geological anomalous bodies,such as faults,karst collapse columns and high angle fractured zone long wall face. It provides dynamic information including propagation,growth and failure of the channel for warning the underground water inrush hazard of dangerous working face. Coupling analysis of displacement field and stress field of surrounding rock at the working face by numerical simulation method and the activation information of geological anomalous bodies such as faults,karst collapse columns and high angle fractured zone obtained by microseismic monitoring technology is conducted to reveal the mechanism of tectonic activation and mutation induced by mining. According to the coupling analysis results,combined with the distribution of faults,karst collapse columns and high angle fractured zone at tested working face,some targeted water proof and control projects are implemented. The analysis results prove that the coupling analysis method of microseismic monitoring and numerical simulation can be used to study the tectonic activation and can provide guidance for water proof and control of mining project.     

地球物理测井技术在煤矿岩体工程勘察中的应用

 介绍当前地球物理测井技术在煤矿岩体工程勘察领域的应用现状,剖析GSR的基本原理和分析方法,指出GSR是以声波测井数据为基础,并从地质力学的角度考虑各种因素(如矿层、裂隙等)对波速的影响;强调GSR不是要评估岩体的强度,相反,它是提供一种对岩体性质进行定量、综合的评估方法。使用的测井类型分别为声波测井、伽玛测井和密度测井。工程实践表明,地球物理测井方法在识别岩体内部的性质及变化规律方面,有其自身的优势,尤其是在软岩区域圈定、关键层识别、底板突水危险区勘察方面,具有直观、定量表述的优越之处;GSR与单轴抗压强度的对比结果证明,“单一岩体强度指标反映岩体性质”有一定的局限性,GSR的结果更符合现场情况;三维地震勘探与GSR的耦合分析方法,为对钻孔之间的“盲区”探查提供了有益的帮助,是原位探测隔水关键层的有效方法。最后提出基于地球物理技术的“矿山岩体性质原位研究”的基本思路,即利用测井技术对矿山岩体性质进行开采前的三维“静态定量”描述;借助于微震、电磁辐射等监测技术,在煤矿开采过程中对岩体破坏规律的三维“动态定量”描述。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度的微地震监测

采用高精度微地震监测系统对塔山煤矿采高15 m以上特厚煤层综放工作面岩层运动进行了监测,将监测结果与岩石力学计算和岩层运动分析相结合进行分析,得到了区段煤柱支承压力高峰区距离巷帮的距离.将微地震监测与数值计算的结果进行对比,二者基本一致,证明了微地震监测结果的正确性和可靠性.综合考虑多种因素,确定区段煤柱的合理宽度为20～25 m.     

高精度微震监测技术在煤矿突水监测中的应用

 为了监测导水通道(断层、陷落柱等)在采动影响下的动力学活动和失稳过程,以及对其造成的突水危险性进行实时预测预报,利用高精度微震监测技术进行煤矿突水危险监测的工程实践。采用全局寻优定位技术,充分考虑内、外场震源定位的不同影响因素,结合速度结构、检波器一致性等校正技术,实现微震震源的高稳定、高精度定位;优化布置微震监测台网,对大断层、陷落柱等隐伏构造进行实时监测,通过对定位结果的三维展示和分析,得到地质构造的活化规律、底板破裂深度、顶板破裂高度、合理煤柱尺寸等实测参数,实现对突水危险性的预测预报。工程实践证明,微震监测能够准确诊断出断层和陷落柱等构造活化的强度、烈度以及相关的时空参数,是实现突水预警预报的强有力的地球物理监测手段。建立基于定位结果的岩体空间破裂场的定量描述模型、实现定位结果的多角度、多层次的展示技术,从防治水、矿山压力等多学科角度出发实现突水监测的超前预警预报,是突水监测预警的重要的发展方向。     

矿山尺度下微震定位精度及稳定性控制初探

对微震定位精度和稳定性控制一直是矿山微震监测工程的一个难题。通过对微震监测系统误差的深入剖析,提出了“统一定位误差”的概念,将微震定位的误差条件进行了前置性统一；结合非线性定位的特点,对微震定位参数进行了非线性变换,提出了降维定位的基本思路及实现方法,解释了平面截割定位的几何原理,揭示了微震定位（平面截割法）的基本实质,并研究了内、外场定位的定位稳定性及控制方法。研究表明,“统一定位误差”是实现对微震定位精度控制的前置杠杆及控制尺度,指出微震定位结果的精度从属于几何定位,单一数值解（迭代极小值或最优化极小值）不具备绝对工程意义。理论分析及试验结果证实,平面截割定位是控制内、外近场定位尺度条件下的控制定位稳定性的有效途径。     

微震监测结果在矿图上的定位合成及应用

基于微地震监测工程，研究了将监测结果在矿图上合成的方法，并以监测实例为基础，介绍了微地震定位结果在矿图上的合成和应用方法，做出了微地震事件在工作面推进方向上的投影和在沿倾向、走向剖面上的投影图.在此基础上，研究了采场覆岩空间结构、断层活化、超前支承压力分布规律、工作面导水裂隙带发育高度与微地震事件分布的关系.结果表明：合成图简洁直观地展示了监测结果，可以在采矿工程中广泛应用.     

千米深井沿空留巷复合充填体研制与应用

针对千米深井沿空留巷存在的问题,以山东某矿为试验场所,开展了沿空巷旁复合材料充填试验及其应用的研究。通过对沿空留巷覆岩结构模型和岩层运动的分析,认为留巷围岩结构要经历4个主要动压阶段:巷旁围岩破碎圈扩大阶段、不对称结构形成阶段、蠕变与稳定阶段以及二次回采超前影响阶段;根据岩层运动及矿压理论建立了巷旁充填体最大压缩量和矸石砖的最小抗压强度计算模型,得出充填体最大压缩量和最小强度分别为0.3 m和6 MPa;基于此提出了基于复合充填材料的分段分级施工、承载理论,并进行了主副墙体的参数和性能设计;最后,研究了主墙体矸石砖的制作过程,包括配比的优化、生产的工艺流程等参数。该矿工程实践表明,沿空巷旁复合材料(主副墙体)充填技术能够适应顶板岩层的运动规律,发挥了主副墙体的各自功能,满足支撑顶板、维护巷道稳定等需求,达到了预期效果。