震动波CT反演应用在冲击矿压预测预警的案例研究

随着煤矿开采向深部推进,冲击地压成为制约矿井安全生产的主要灾害之一,针对目前传统的矿压、应力在线等监测手段已不能满足冲击地压灾害的监测预警工作,本文介绍了基于微震监测数据开发的震动波CT反演技术在煤矿冲击地压监测预警中发挥的作用,震动波CT反演能够较为准确的反应区域应力场,从而在空间和下一时段预测微震事件的发生,指导矿...     

坚硬顶板工作面冲击地压远近场联合监测预警技术

针对坚硬顶板和高应力的开采条件,提出了冲击地压远近场联合监测预警技术,采用ARAMISM/E微震监测系统进行远场监测,对工作面开采过程中微震事件的时空演化规律进行了分析,确定冲击地压预警指标值,建立联合指标对冲击地压进行预报。采用电磁辐射和煤体应力进行近场监测,确定工作面和两回采巷道电磁辐射强度预报值,结合煤体应力等值线的变化,对冲击危险性进行评价。应用实例表明采用冲击地压远近场联合监测预警技术后,成功预测了数次冲击地压,取得了较好的预测效果。     

坚硬顶板工作面冲击地压监测预警技术

针对坚硬顶板和高应力的开采条件,提出了冲击地压远近场联合监测预警技术。采用ARAMISM/E微震监测系统进行远场监测,对工作面开采过程中微震事件的时空演化规律进行分析,确定冲击地压预警指标b、η、Mm、A(b)的值分别为0.58、1.52、2.32、7.85,建立联合指标对冲击地压进行预报。采用电磁辐射和煤体应力进行近场监测,确定工作面和两回采巷道电磁辐射强度预报值分别为154、131、136 m V,结合煤体应力等值线的变化,对冲击危险性进行评价。应用实例表明,采用冲击地压远近场联合监测预警技术后,成功预测了数次冲击地压,取得了较好的预测效果。     

ESG微震监测系统在千秋煤矿的应用

利用ESC微震监测系统可精确地确定矿山震动震源位置,计算微震能量的大小,实现对矿山一定范围内震动的全方位、多层次连续监测.义煤集团公司千秋煤矿应用ESG微震监测系统进行了煤矿井下震源、震动监测.在监测过程中,利用PAL-Paladin数据采集软件、HSS v1.2数据处理软件进行震源的收集和震源的精确定位,分析了坚硬顶底板条件下震动发生的规律,将其结论应用于矿井冲击地压的防治,实现超前防范、综合治理.     

深井厚煤层冲击地压综合预警技术研究

针对大采深厚煤层条件下冲击地压的监测预报难题,以千秋煤矿为例,提出了基于电磁辐射和微震的冲击地压综合监测预警方案,并对冲击事件前微震反常的原因进行了初步探讨。发现冲击地压发生前电磁强度基本呈逐渐上升趋势;微震频次和日总能量在冲击发生前逐渐减小,在冲击发生时频次和日总能量达到峰值;认为冲击事件前微震反常现象是煤岩体应力转移和塑性变形所致。综合利用电磁辐射和微震的这种特征规律可显著提高大采深厚煤层矿井的冲击地压预警准确率。     

煤矿冲击地压监测预警技术新进展

为促进冲击地压监测预警水平的提高和监测预警新技术的推广,阐述了6种冲击地压监测预警技术分类方法及相应分类结果,探讨了冲击地压监测预警在监测参量、预警阈值、测点布置、数据分析等4个方面存在的困难,指出了冲击地压监测预警在监测范围、监测参数、监测方式、预警参量等4个方面的技术要求,分析了震动场、应力场联合监测技术和"全频广域"震动监测技术,最后介绍了"全频广域"震动监测技术应用案例。结果表明,震动场、应力场联合监测技术和"全频广域"震动监测技术在监测范围、监测参数、监测方式和预警参量等方面能够满足冲击地压监测预警技术要求,具有广阔的应用前景。     

综放工作面过单面见方冲击危险性多参量监测预警分析

工作面在过见方位置时,上覆岩层会发生剧烈变动,容易引发冲击地压等一系列矿压显现问题;基于微震、矿压、应力、震源CT等监测数据,对工作面见方阶段监测结果进行研究。结果表明:微震事件数和能量数在见方前3～6 d发生显著增加;见方期间来压工作阻力和非来压工作阻力均显著大于非见方期间,并且矿压数据在工作面接近见方位置时才明显增加;超前支承压力在见方前也会增加,其值显著大于一般采动的影响;接近见方位置冲击地压危险性指数也显著增大;接近见方位置时应力监测、微震监测、矿压监测数据会先后发生不同程度上升现象,并持续一段时间。综上微震监测、采动应力监测和震源CT监测均可作为工作面见方的监测预警指标,据此提出了"力—震动—能量"的见方一体化监测预警体系。     

深部高应力工作面冲击危险监测预警效能分析及优化

合理的冲击地压监测预警方法及其预警指标和临界值，可以有效预测煤岩体活动的危险程度，指导现场冲击地压防治工作的开展。以园子沟煤矿1012001工作面为研究对象，利用其回采过程中的微震、钻屑、应力在线监测数据，对其冲击地压监测预警方法进行了预警效能分析和指标优化。研究表明，1012001工作面原有的钻屑量、应力在线、微震监测预警指标临界值偏高，且预警级别单一，无法对压力显现进行有效预警，整体的预警效能差；利用现场监测数据和统计分析的方法优化了原有的监测预警指标及其临界值，得到了钻屑分段预警、应力在线分级预警、微震多子项分级预警模式及其相应的预警指标临界值，研究成果可以为现场冲击地压监测预警体系的建立提供借鉴。     

冲击地压层次化监测及其预警方法的研究与应用

为能有效地预警冲击地压灾害,总结了冲击地压常用监测方法及其优缺点,指出了目前冲击地压监测所存在的问题,并以其发生机理为基础,建立了冲击地压层次化监测的应用模型,认为采用互补性较强的层次化监测模式,可综合彼此的特点,弥补各自的不足。结合大同忻州窑煤矿现场实例,认为微震监测技术可在矿井全局范围内实时监测冲击危险区域以及掌握其动态发展情况;通过电磁辐射监测的配合,能动态了解采掘空间近场围岩应力的变化情况,从而确定更小的局部危险区,加上钻屑法的具体地点检测可进一步判定冲击危险程度。并较为全面、深入地研究了微震、电磁辐射及钻屑量预警冲击地压的分析方法。实践证明：具有互补性较强的层次化监测技术能够在空间内形成“全局-区域-局部”的全方位监测,在时间上可达到“实时-连续-动态”的监测目的,能有效预警冲击地压灾害。     

冲击地压实时监测预警技术及发展趋势

通过分析国内外冲击地压监测预警理论、技术和装备现状以及我国煤矿在冲击地压预警领域存在的问题,提出了提高冲击地压监测预警水平的关键途径,即正确确定冲击地压类型、判定冲击危险区域和确定相应的监测预警方法及关键指标.介绍了冲击地压发生"时间-空间-强度"实时在线监测预警系统的技术架构,以及以"高精度微地震监测和冲击地压(应力...     

基于ARAMIS M/E微震监测系统的冲击地压监测技术

介绍了采用ARAMIS M/E微震监测系统在3个不同条件的冲击地压矿井的实际应用情况。通过对微震发生频次、能量和空间分布等现象的分析,研究了3种条件下冲击地压发生的部分前兆规律,有效的指导了冲击地压的防治与解危。     

基于地球物理响应的冲击地压危险源辨识研究

 为了探索煤矿井下冲击地压的合理监测预测方法,使得我国煤矿冲击地压事故提前预警效率得到提高,简要对比分析了岩石力学方法与地球物理方法;建立了冲击地压发生模型,理论分析得出了冲击地压危险源的层次化分布特征,并确定了冲击地压危险源层次化辨识思路与地球物理辨识方法;在千秋煤矿开展了井田范围微震方法监测、工作面范围地音方法监测以及局部危险点电磁辐射方法监测试验研究。研究结果表明,地球物理监测方法表现出共同特点,即冲击事件前均能监测到前兆,表现为异常的微震事件、地音事件、电磁辐射事件,这些信息为辨识到的冲击地压危险源;与岩石力学监测方法相比,在时间上,地球物理方法能更为超前冲击地压显现,而辨识到冲击地压危险源;在空间上,地球物理方法能够实现远程的、大范围的、立体的冲击地压危险源辨识。如果进一步研究不同监测尺度的地球物理监测方法联合预警指标,将会使得冲击地压预报上一个新台阶。     

电磁辐射技术对冲击矿井危险区域预测的研究

随着科学技术的发展,电磁辐射异常作为一种冲击地压预测的手段越来越被认同,在冲击地压发生前的电磁监测是预测冲击发生的突破口。通过在某煤矿21141综放工作面回采巷道掘进过程中,对采用KBD-5电磁辐射监测仪收集的冲击地压发生前的破坏震动信息进行总结,分析研究冲击地压前后的微震电磁辐射数据,掌握微震参数的变化规律,准确定位危险区域,提高预警的时效性和可靠性。     

复合厚煤层巷道掘进冲击地压机制及监测预警技术

针对我国西部矿区复合厚煤层工作面掘进期间煤粒弹射现象频繁、震动持续时间长、冲击破坏范围集中在掘进工作面附近的特点,以新疆硫磺沟煤矿复合厚煤层巷道掘进为工程背景,采用现场调研、理论分析和现场监测等方法,对复合厚煤层掘进工作面煤粒弹射和冲击地压发生机制及监测预警技术进行了研究。复合厚煤层掘进工作面频繁发生煤粒弹射和冲击地压的主要原因是巷道开挖后围岩中软煤部分会快速卸荷破坏产生煤粒弹射现象,软煤破坏后导致硬煤局部产生剪应力集中,当应力集中程度超过硬煤极限强度时,硬煤发生剪切失稳破坏,进而诱发掘进工作面冲击地压。现场监测结果表明,复合厚煤层掘进工作面冲击前后煤体应力及锚杆索压力监测无明显征兆,地音监测能够捕捉到冲击地压信息,但复合厚煤层工作面掘进期间频繁煤粒弹射产生的众多小能量震动事件严重影响了地音监测预警结果的准确性。据此提出了基于"地音大事件"概念的监测预警方法,即只监测对掘进工作面冲击地压有明显影响的大能量地音事件,这些地音事件具有的明显特征为发生的总频次相对较低,但总能量较高,根据统计分析,将(4-5)04胶带巷掘进工作面能量大于1 000 mV的地音称之为地音大事件。通过与原预警方法进行对比,基于"地音大事件"概念的预警方法预警准确率更高,也更符合现场实际情况。     

耿村煤矿13230工作面冲击危险性评价及防冲措施研究

针对耿村煤矿13230工作面超深高瓦斯厚煤层巷道冲击地压等问题,分析了诱发13230工作面发生冲击地压的因素,对工作面支承压力进行力学分析,建立力学模型,结合叠加应力理论给出了工作面支承压力计算公式,评估了冲击地压风险发生情况。根据风险评估结果,提出了治理、预测预警、卸压冲击地压综合防治系统,建立了“钻屑和应力监测为主、微震矿压监测”为辅的综合监测预警体系,该防治预警系统对煤矿冲击矿压的防治起到良好的效果。     

宽沟煤矿坚硬厚层顶板下冲击地压危险时期的微震特征及解危措施

针对某矿坚硬厚层顶板条件下采煤工作面发生的冲击地压灾害,分析了灾害发生的原因并提出了防治原则。采用数值模拟和物探方法确定了工作面在3面采空条件下的冲击地压危险时期和危险区域。冲击地压危险时期的微震监测结果表明：围岩破坏高度比非危险时期显著增大,围岩震动呈现出高能量和低频次的特征,工作面推进度宜控制在3.2 m/d以内。在冲击地压危险时期采取了工作面架间切顶爆破的措施,经电磁辐射和微震监测检验,有效降低了工作面前方煤体应力,取得了较好的解危效果,保证了工作面在冲击地压危险时期的安全。     

大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压微震监测及防治措施

针对深部矿井冲击地压形成机理复杂造成其监测预警困难的现状,本文介绍了一种适用于大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压的多因素耦合监测及防治方法。首先通过数值模拟分析临空面超前区域应力分布时空演化特征;其次,分析了冲击前兆发生时微震监测、声发射电磁辐射监测以及支架阻力监测曲线的变化规律,判断超前区域存在冲击危险性后,现场采取大直径钻孔进行卸压。以巴彦高勒煤矿311305工作面为工程背景开展了该方法的现场实践,通过数值模拟计算临空工作面回采至300m附近时超前应力大小和应力集中系数远超正常值,结合回采过程中工作面超前区域微震监测、声电辐射强度强度曲线的变化特征和现场超前区域30m内的钻检结果,判定311305工作面回采至300m附近时具有强冲击危险性,现场采用110mm大直径钻孔进行卸压,有效降低了311305临空回采面"初次见方"时冲击地压的发生几率。     

微震定位精度影响下采场裂隙表征与冲击地压预警

我国深部煤矿高强度开采和复杂地质环境造成冲击地压灾害频发,对矿井安全高效生产造成严重威胁。目前,我国冲击地压矿井配备的微震监测系统在震源定位精度上仍存在不足,冲击地压灾害依然存在“灾源找不准、灾害控不住”的难题。为准确描述采场微震活动空间演化特征,降低震源定位误差对微震预警造成的不利影响,基于冲击地压矿井现有微震监测条件,采用仿真正演试验法探究了煤矿微震台网定位误差矢量分布特征,提出了一种考虑微震定位精度影响的微震裂隙贯通表征方法,并在某矿井回采工作面进行了冲击地压预警实践。研究结果表明：采场不同区域震源定位精度的矢量性差异是造成冲击地压微震预警偏差的重要原因;提出的微震破裂贯通可能性指数Fsum采用与震源能级相关的近场区域半径表征震源破裂尺度,并考虑定位误差对不同距离震源间破裂贯通的影响,最大程度还原了采场煤岩体裂隙扩展贯通可能性的分布规律,与冲击地压危险具有良好对应关系;Fsum在冲击地压危险相关性上显著优于微震频次,同时危险区域识别效率又强于微震能量,可兼顾预警精准率和召回率,是理想的冲击地压周期性预警评价指标。研究成果将为评价微震台网监测能力、提高冲击地压微震预警能力与防治效率...     

郭屯煤矿冲击地压综合防治措施研究与应用

为了解决郭屯煤矿日益严重的冲击地压威胁,首先分析冲击地压危险因素,采用微震监测法、应力监测法和钻屑法对冲击地压进行监测,对动力灾害进行监测预警,通过实时预警及时采取防治措施。根据"应力三向化转移"原理,对具有冲击地压危险的局部区域采用大直径钻孔进行卸压,通过优化采掘设计,合理安排采掘顺序,从源头上避免形成应力集中区,确保卸压到位,最大程度上降低冲击地压危害,有效避免冲击地压事故的发生,保障了井下作业人员的安全。     

煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究

为合理选用监测预警方法以便进行高效的冲击地压防治,通过工程与文献调研、理论分析、现场实践等方法,分析总结了我国煤矿冲击地压发生特征、影响因素、发生机理、监测预警手段等。结果表明:冲击地压大多发生在巷道,破坏范围一般为90~150 m,且矿震能量越大、距离巷道及采场越近,其诱冲可能性越高;冲击地压发生机理一般为静载应力集中和矿震动载扰动叠加作用的结果;冲击地压的监测预警主要从静载应力场和震动场两方面,单一监测方法难以实现对冲击地压的精确预测,而联合多种方法涉及震动场和应力场的多参量综合监测预警技术较为科学。