不规则孤岛工作面开采矿震活动规律研究

以徐庄煤矿7197不规则孤岛工作面为研究对象,采用数值模拟方法,系统分析了7197工作面回采期间采场应力的演化规律,并结合不同回采阶段下4次方以上能级矿震的活动规律,分析得到以下结论:工作面回采前高应力集中主要发生三角煤柱边角区域,应力集中程度约为原岩应力的2~3倍;数值模拟分析得到材料道侧煤体应力集中程度要高于溜子道,但实际受断层构造和工作面孤岛结构的影响,溜子道的冲击危险性可能更高;通过大能量矿震活动规律分析可知,回采期间断层构造的影响是冲击危险防治的重点;大能量矿震显现区域与模拟高应力区呈现很好的对应性,回采期间应针对高应力区及时进行卸压解危。     

地垒构造区域内工作面矿震发生规律研究

为深刻揭示和总结地垒构造区矿震规律的特殊性,以东滩煤矿1305工作面为研究对象,采用力学计算、数值模拟和微震监测相结合的方法,分析地垒构造区垂直应力二次分布,微震信号反映出矿震的影响。结果表明:工作面开采距离EF93断层距离84 m和35 m时,EF93断层和EF32断层相继发生错动,容易诱发矿震;微震监测和数值模拟叠加结果显示出震源在工作面前方和采空区后方积聚,且主要集中在顶板硬岩和应力升高区,开采距离EF93断层80 m时,断层错动诱发高能矿震,验证了力学计算结果;地垒构造区开采震动能量和频次都升高,断层活化是影响震动增强的主因;地震活性系数b值与震动能量呈负相关性,大震发生之前往往经历"小震密集-平静-大震发生"的过程。     

解放层下深部复杂构造区震动波CT及时序预警技术研究

针对徐庄煤矿保护层开采下复杂地质构造区8331工作面回采时存在的高应力危险,通过震动波波速CT成像技术和冲击变形能时空短临监测技术,分析了保护层开采下复杂地质构造区工作面开采的矿震活动规律,建立了震动波CT成像探测的保护层开采下复杂地质构造区工作面回采期间的冲击危险性评价技术和冲击变形能监测预警指标,并指导完成现场实践。研究表明,上方保护层的开采降低了8331工作面的应力水平,但回采至断层构造区时,矿震活动仍然频繁,动压显现强烈。震动波CT成像探测技术和冲击变形能时空短临监测技术组合使用,能对8331工作面回采期间的高应力冲击危险区域及其冲击危险程度做出实时、定量评价和体现震源的时序变化趋势,对于大能量事件和能量事件密集区的监测预警效果较好。     

开采扰动下断层面库仑应力及诱发矿震时空演化特征

为研究煤矿开采扰动下断层面库仑应力演化特征及诱发矿震时空分布规律,基于赵楼矿1303综放工作面生产地质条件,理论分析了断层面库仑应力影响因素,采用数值模拟及岩石力学试验方法,探讨了逆断层下盘工作面向断层开采过程中,断层面不同位置库仑应力变化规律,并分析了现场矿震监测数据时间统计特征及震源空间分布规律。结果表明:开采扰动因素σx,σy,τxy(等于τyx),断层倾角θ及断层面摩擦因数μ综合决定了断层面库仑应力f,当开采扰动及断层摩擦因数确定时,取df/dθ=0可确定断层活化失稳最危险角;断层构造破坏了采动应力扰动圈的对称性及位移扰动圈的连续性;岩石力学试验及数值模拟结果均表明沿断层面岩层高位点先于低位点受到采动影响,且过断层前随断层与工作面距离减少,断层面活化失稳危险先升高后降低;工作面过断层前后,矿震日震动频次由20次/d上升至35次/d,而日震动平均能量由22 kJ下降至4 kJ,表明工作面过断层前高能量矿震较多,对围岩扰动剧烈,过断层后扰动较平缓;同时工作面过断层前后,断层面上矿震震源集中区由高层位岩层向低层位岩层转移。     

基于震动波CT技术的工作面防冲研究

冲击矿压的发生与煤岩体内的应力状态密切相关,确定工作面附近的应力状态是防冲的基础。本文首先介绍了震动波CT技术原理和冲击矿压预测准则,然后对E3207工作面进行了波速反演和冲击危险区划分。通过后续较高能量震动的分布情况,证实了采用震动波CT反演确定应力集中和划定冲击危险区具有较高的可靠性。     

基于SOS微震监测系统的矿震规律研究

基于SOS微震监测系统,研究了鲍店煤矿矿震时间序列分布特征和空间演化规律.结果表明:①矿震频次及能量与工作面推进速度有密切关系,随着工作面推进速度的增加,矿震频次和能量呈线性增大;②随着工作面的推进,震源集中区域逐步往前移动、开采诱发的震动与采空区顶板断裂、冒落密切相关;③工作面开采不仅引起了地质构造带附近破碎岩层的不断冒落,还使得聚集在破碎带中的弹性应变能得以释放,易诱发岩层震动.     

地垒断层型矿震监测分析

为更有效地预防矿井掘进工作面过地垒断层期间矿震事故的发生,采用微震监测系统对工作面过地垒断层时的矿震活动规律进行了重点分区监测分析.当工作面接近地垒断层时,断层发生错动,矿井矿震活动频繁.当工作面处于断层线时,矿震震动能量和震动次数急剧升高.当工作面离开断层时,震动能量和震动次数迅速降低,维持在较低水平.     

煤矿矿震类型及震动波传播规律研究

针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题,综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对煤矿矿震进行了分类,通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程,结合微震监测数据,统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律,初步探讨了危险性矿震判别方法。结果表明:煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种,其中高能矿震型又可细分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震是否对井下人员或设备造成危害,又可将矿震分为正常矿震和危险性矿震2大类。矿震震动波传播受多种因素影响,煤岩体中的不连续面对震动波传播作用明显。揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制:当震动波传递的应力与原岩应力叠加超过不连续面强度时,不连续面发生破坏,出现一定位移,介质的不连续性阻断了震动波应力传播。矿震传播过程中,质点峰值速度与震动波能量之间具有内在联系,峰值速度、能量均与传播距离呈负指数型关系。实测表明:某矿区实体煤区域和采空区区域的质点震动速度吸收系数分别为0.003 75和0.007 6,震动波能量吸收系数分别为0.007 5、0.015 2,2种区域内震动波衰减差异明显,不连续面对震动波传播影响显著,验证了数值模拟的正确性。     

综采工作面煤层顶板注浆加固技术

口孜东矿121303工作面断层影响区域内岩层较为破碎,为防止工作面后期回采过断层期间顶板出现片冒影响安全生产,提前在风巷11~#钻场进行煤层顶板注浆加固工作,改善了该区域内煤层的顶板条件,取得了良好的效果,为工作面安全顺利通过断层创造了有利条件。     

断层密集区巷道的施工技术

断层密集区巷道施工期间,由于掘进扰动,即使加密锚索、锚栓、挂网,也无法避免顶板破碎出现网包,严重影响后续作业和人员安全。磁窑沟矿在301盘区8106-1工作面掘进中断层密集,顶板破碎、巷道支护复杂,施工困难,为此,采用提前加强支护的过断层技术措施,连续通过10余个断层,取得良好的经济技术效果。     

葫芦堂煤矿综采面过断层技术及FLAC验证

为了掌握葫芦堂煤矿综采面过断层期间煤层顶板的矿山压力分布规律,运用有限差分数值模拟软件FLAC3 D对葫芦堂矿井综采面通过断层破碎带过程进行了数值模拟研究,通过分析研究断层破碎带处的围岩应力和位移云图规律,提出了必要的过断层安全措施。结果表明:断层破碎带是影响综采工作面快速、连续、安全推进的限制因素之一,经过正确掌握过断层期间的顶板矿山压力规律及其围岩的位移、应力分布,提出了过断层期间加快推进速度、减少在断层破碎带区域的滞留时间,尤其是注意距离断层面70~80m范围以内时的顶板管理与支护等安全技术措施。     

综放工作面过断层期间微震规律分析

为有效预防深部矿井综放工作面过断层期间冲击矿压事故的发生,采用SOS微震监测系统对断层区域煤岩体内微震活动进行全时连续监测,并分析统计在过断层期间微震活动发生的次数和能量释放的变化规律。结合数值模拟的手段,对综放工作面过断层期间微震活动规律在机理上进行理论分析。研究表明：断层等弱面地质构造具有较高的不稳定性,随着回采工作面的逐渐临近,区域内每日震动释放总能量值和震动次数的起伏波动逐渐增大;强烈微震活动发生前有一段弱震活动时期,为强震的发生积蓄了更多的能量。     

坚硬顶板工作面“见方”区冲击危险震动波反演与防治

为加强千米埋深坚硬顶板工作面“见方”阶段冲击危险监测预警的准确性，利用KJ470双震源震动波监测系统，分阶段反演工作面回采期间震动波波速分布情况，从而确定高应力分布规律。双震源CT探测与反演结果表明：（1）高应力区与地质条件变化区、工作面超前支承压力以及相邻采空区支承压力影响区具有高度一致性；（2）坚硬顶板工作面距离“见方”位置50 m时，开始受“见方”影响；（3）回采进入“见方”影响区域后，大能量震动事件超前工作面发生，并与反演的高应力区吻合。基于震动波CT反演预测结果，对划定的高应力集中区域设计卸压解危措施，提高了卸压解危的精准度，微震监测结果表明，采取卸压措施后有效降低了工作面冲击危险，验证了防治措施的有效性。研究结果可为相似工作面冲击危险监测及防治提供参考。     

煤矿震动波CT反演技术的应用与分析

为解决3105工作面矿压显现的安全隐患,基于震动波CT反演技术对3105工作面进行震动波CT探测,通过实时监测3105工作面区域的震源分布,形成高密度射线穿过煤层,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,结合煤(岩)体内震动波速与应力的耦合关系,确定了3105工作面区域内的应力分布情况.经过微震法、钻屑法验证,震动波CT反...     

活鸡兔矿井综采面过断层数值模拟研究

断层破碎带的存在严重影响了综采工作面快速、连续、安全推进。利用FLAC^3D软件对活鸡兔矿井综采工作面过断层破碎带期间的顶板矿压和围岩的位移、应力规律进行数值模拟研究,表明工作面过断层期间断层的下盘要比上盘稳定,在断层破碎带更易产生顶板冒落事故,从而为过断层时采取更为合理的安全技术措施提供一定的参考。     

综采工作面过断层破碎带施工工艺研究

综采工作面在回采时经常遇断层破碎带,受断层应力影响工作面过破碎带期间会伴随着顶板压力加大、煤体破碎严重、顶板控制困难等难题。若不采取合理有效的回采工艺及顶板控制措施,不仅降低回采效率,而且很容易发生重大煤矿安全事故。以新元煤矿3207工作面为例,阐述了工作面在过断层破碎带时采取的施工措施,确保工作面安全顺利过断层破碎带。     

深井综采工作面过断层及煤柱安全开采技术

针对平煤股份一矿采深830 m左右的戊10-31100工作面过8号断层同时过上覆戊8煤柱安全开采问题,通过UDEC数值模拟实验,对工作面及上覆戊8煤柱的应力分布进行了分析,根据应力分布特征制定了开采措施。结果表明:受戊8煤柱集中应力的影响,戊10-31100工作面在进出煤柱时均处于应力升高区,顶板压力大,断层带顶板破碎,维护困难。通过有效的安全开采措施,实现了戊10-31100工作面过8号断层及戊8煤柱的安全开采。     

顶板深孔预裂爆破技术在综放工作面中的应用

阳城煤矿3305工作面埋深大且受断层影响,顶底板及煤层具有弱冲击倾向性且临近3303采空区,有发生冲击地压的可能。本文从减弱冲击动载及改善区域静载2个方面,阐述通过顶板深孔预裂爆破技术降低3305工作面冲击危险性的机理,并通过分析矿震数据验证了实践应用效果。研究结果表明,实施顶板深孔预裂爆破后,区域矿震频次及能量明显减小,说明顶板深孔预裂爆破可有效减弱矿震能量强度、降低区域应力集中程度。研究结论可为深孔预裂爆破技术在综采放顶煤工作面两顺槽及断层区域冲击地压防治提供借鉴和参考。     

综采工作面过高应力区技术措施应用分析

本文针对山西某矿井8306工作面由于受断层及上覆采空区煤柱叠加应力影响,而导致工作面机道顶板破碎、应力集中的难题,制定了综采工作面过高应力区技术措施,确保了工作面安全回采,取得了显著效果.     

临近断层孤岛面开采动力显现机理与震动波CT动态预警

为探究临近断层处孤岛工作面开采时断层煤柱的受力状态与动力显现的发生机理,理论分析了某矿7192工作面的覆岩结构及其运移规律,探讨了由断层错动导致的工作面动力显现及强矿震的发生机理,利用震动波CT技术对工作面冲击危险性进行动态预警。结果表明:1)工作面倾向覆岩结构将由以工作面煤体为承载主体的对称短臂"T"型结构转化为以断层煤柱为承载主体的非对称"T"型结构,走向上因工作面面长较短使中高位关键层出现较长悬顶,其上方为非对称"T"覆岩结构;2)工作面断层附近历次强矿震均受断层活动静止期影响,即矿震时隔越长,后续矿震能量越大;3)中高位关键层的突然破断与运动是工作面矿震活动的主要动力源,导致的断层煤柱承载能力失效使断层突然错动,产生的冲击动载与煤体高静载叠加诱发动力显现;4)震动波CT动态预警技术揭示了工作面区域的应力演化过程,且动力显现区域与强矿震位置也与反演结果吻合,证明了预警结果的可靠性。