硬岩开采诱发微地震信号频率特征分析

为研究硬岩矿山开采诱发微地震信号的频率特征,采用频谱分析结合能量谱密度方法,对开采过程微地震活动产生的振动信号进行了分析,获取了硬岩体诱发微地震信号的能量分布。结果表明:微地震波传播过程的衰减影响各频率区间能量比重的变化,随着传播距离的增加,低频区间能量比重增加,中高频区间能量比重减小。当波传播到200m左右时,能量比重较高的频率区间段发生明显变化。波在200～500m传播范围内,能量比重较高的频率区间主要在20～40Hz,且区间变化不大、相对比较稳定。利用上述硬岩开采诱发的微地震波传播过程的频率特征,对提高硬岩体诱发微地震事件的识别与震源机制计算时滤波有一定的参考价值。     

园子沟煤矿1012007工作面微震能量活动规律分析

为分析园子沟煤矿1012007工作面微震能量活动规律，在园子沟矿1012007工作面布置12个拾震传感器监测顶板微震能量活动。在3个月统计周期内发现，微震事件主要集中分布在工作面超前200 m和后方100 m范围内。监测期间未出现10 kJ以上事件，微震能量数量级主要为二次方能量与三次方能量。微震信号对工作面周期来压有较好的预警效果，当微震当日总能量大于11 kJ或者日最大能量大于2 kJ时，可判定工作面顶板可能处于来压状态。随着工作面日推进距离的增加，当日微震总能量显著增加，最大能量变化较小。当日推进量为3.2 m时，微震事件较少，顶板运动较为缓和。微震事件能够准确预测断层位置及断层活化情况。     

矿山震动对工作面瓦斯涌出量的影响

研究了煤矿开采造成的矿山震动与回采工作面和掘进巷道瓦斯涌出量之间的关系。分析了某矿12个长壁垮落工作面和8个巷道掘进头处震动能量为103J到107J的约5500次震动发生前后工作面内瓦斯浓度的变化规律。结果表明,工作面附近的震动容易造成大量的瓦斯涌出;开采速度增加,矿山震动次数增加,瓦斯涌出量增加;高瓦斯矿井的震动,极易造成大量瓦斯涌出。     

本质安全电路放电时间及放电能量分布规律

在本质安全电路检测过程中，放电时间由于受多种因素影响是个随机量，因此它从能量角度影响气体引爆的概率。本文分析了放电时间与放电能量大小的分布情况以及点燃的统计特性，得出放电时间和放电能量服从正态分布的结论，并从概率和能量两个方面分析了安全系数的作用。     

矿山震动对工作面瓦斯涌出量的影响

研究了煤矿开采造成的矿山震动与回采工作面和掘进巷道瓦斯涌出量之间的关系。分析了某矿12个长壁垮落工作面和8个巷道掘进头处震动能量为103J到107J的约5500次震动发生前后工作面内瓦斯浓度的变化规律。结果表明，工作面附近的震动容易造成大量的瓦斯涌出；开采速度增加．矿山震动次数增加，瓦斯涌出量增加；高瓦斯矿井的震动，极易造成大量瓦斯涌出。     

基于能量比与多道时差约束的微地震事件识别

微地震监测的目的是通过反演多个微地震事件的位置来刻画在一定压力条件下岩体破裂的属性参数,而在其反演过程中,微地震事件的准确、快速识别非常重要。针对三个分量的微地震数据特性,通过能量比法实现单道上多个能量突变值的识别,在此基础上根据同一微地震事件在多道检波器上的时差特性达到微地震事件识别的目的。     

微震监测技术在集贤煤矿冲击地压防治中的应用研究

根据集贤煤矿微震事件的监测结果,从微震事件的能量分布、空间位置分布、与工作面推进和组织生产的关系等方面,对微震事件的发生规律和分布特征进行了分析,得出冲击地压发生前的微震活动特征及微震事件能量与冲击地压的关系,并对高冲击危险区域进行了判定,进而对集贤煤矿的冲击地压灾害的防治提出了建议,为冲击地压灾害的防治提供了依据。     

地下气化火焰工作面位置微地震探测

在原有矿山微地震监测技术基础上,首次采用微地震技术对重庆中梁山北矿煤炭地下气化火焰工作面进行实时探测试验.利用井下三维布置的8个传感器,并通过专门定位软件来对微地震事件进行时空定位分析和处理,从而获得火焰工作面的结构和燃烧波的位态.结果表明,地下气化炉中火焰工作面为"S型事件云",长为25～32m,厚为2.2～3.6m;燃烧波的平均传播速度0.3m/d,火焰工作面向上推进距离累计为25.6m.现场实测效果表明,矿山微地震火区探测系统比现有其它物探方法更具有性能稳定、干扰噪音低、时空定位性能强的特点.     

郑庄煤层气井体积压裂裂缝扩展特征研究

为了有效指导煤层气井体积压裂工程,合理评价体积压裂施工效果,将微地震破裂扫描技术应用于煤层气井体积压裂。通过微地震破裂能量扫描技术监测体积压裂裂缝的分布,结合压裂施工曲线,分析体积压裂裂缝扩展空间和时间特征。以沁水盆地郑庄地区为例,该地区垂直井体积压裂过程显示,破裂不一定严格地随着压裂液推进而在时空上连续发展,可能时间是间歇的,空间上是跳跃的。能量密集区域的集合,连接成线、片、网才是压裂的整体影响面积,即水力压裂扩展的有效区域。与同层位普通压裂的垂直井对比显示,液量大小决定着缝网的有效破裂面积和沟通程度,但压裂液量的大小并没有明显影响裂缝的主长度。     

基于高精度微地震监测的深井工作面开采强度对顶板运动规律影响研究

为研究矿井进入深部开采后开采强度对顶板运动规律的影响,运用高精度区域微地震技术,对深部开采工作面顶板运动进行监测。分析得到了随工作面开采微地震事件在时间和空间上的分布规律:微震事件首先在高位岩层发生,随后集中分布在低位岩层。联合工作面开采强度分析,得到了不同开采强度条件下顶板运动规律。     

能量密度分析法在向斜构造区冲击地压防治中的应用

为了研究向斜构造区冲击地压特征及如何防治该类型冲击地压,本文以兴安煤矿典型向斜构造影响范围内的四水平1号工作面为研究对象,利用微震时空分布图和能量密度云图,研究了微震活动与冲击地压之间的关系。结果表明:冲击发生前微震的时空分布可直观反映微震事件的集中区域,但难以识别微震事件随时间的演化趋势;能量密度具有明显的成核特征,并在成核区周围有明显的扩展,直至成核区边缘发生强矿震。利用震波速度层析成像技术可有效识别向斜构造形成的高应力区,并对高应力区煤层实施大直径钻孔和深孔爆破措施,后续开采引起的微震活动证实了这些应力解除措施的有效性。     

近直立煤层冲击地压微震监测前兆信息规律研究

以乌东煤矿近直立煤层+450水平B3+6综放面为工程背景,对冲击地压发生前的微震事件时空演化规律展开研究,旨在识别近直立煤层冲击地压前兆信息,建立了反映煤岩体能量释放异常程度的微震能量和频次偏差值指标,分析了冲击地压发生前微震能量、频次、偏差值及空间分布的演化规律。结果表明：冲击地压发生前,每日微震累计能量会剧烈波动并下降到一个较低值,微震频次则出现急升急降的变化,微震能量偏差值往往出现较高值,该值一般大于20,微震频次偏差值会经历一个峰值,该峰值大于0.8|微震事件在空间上向回采工作面集中,且大能量事件增多。研究结果对B3+6综放面及类似近直立煤层的冲击地压监测预警具有一定的借鉴意义。     

基于响应能量和无响应时间的冲击危险性动态评价技术

煤岩冲击危险性评价的研究在煤矿安全生产领域引起广泛关注,已有多种静态评价方法指导现场防冲工作。一方面,对于冲击地压的致灾机理和影响因素目前尚未完全掌握;另一方面,伴随着开采活动,煤岩冲击危险性是动态变化的,因此静态评价方法不足以解决井下煤岩冲击危险性评价的问题。而基于现场监测的冲击危险性动态评价技术对于井下安全生产活动具有更强的参考性。依据统计损伤力学原理,对煤岩受载条件下的能量演化行为进行分析,发现累积能量释放速率对时间的响应具有临界敏感性,即在煤岩临近灾变时,累积能量释放速率会激增。此外,依据统计学原理,复杂系统处于正常状态(无危险性)的行为应该占据较大概率,非正常状态(有危险性) 的行为应该占据较小概率,故某一时刻系统行为偏离正常状态的程度实际上反映了其自身所处危险状态的变化。基于以上原理,初步建立了以响应能量异常系数和无响应时间异常系数为指标的冲击危险性动态评价的微震技术,对短期预警或临震预警展开尝试。最后在典型冲击地压矿井已有微震数据基础上,进行了现场验证。研究结果表明,微震累积能量释放速率可直接反映煤岩所处冲击危险状态;缺震时间频次分布规律满足正偏态分布;在此基础上构建的两个异常系数指标相互结 合能够实现对现场冲击危险性的实时连续评价;基于统计学原理,随着开采活动的进行,对冲击危险性指标的阈值进行动态修正,保证动态评价结果更为灵敏、准确,这一思想可应用于其他动态评价技术中。     

9. Microseismic activity associated with hydraulic mining

Microseismic activity induced by the hydraulic mining of steeply inclined coal seams has been monitored in order to clarify the strata mechanics of hydraulic mining. A mine-wide seismometer network detected 652 microseismic events, with local magnitudes greater than −2.5, during mining of the panel which is situated at 1000 m below the surface. The largest microseismic event with a local magnitude of 0.1 was felt both on the surface and underground. The magnitude-frequency relation of seismic events followed Gutenberg-Richter's formula, in which the b-value was estimated as 0.92. The seismic energy release rate varied with face advance due to changes in the mining geometry and configuration. A majority of hypocentres concentrated on the coal pillar which had been left in the old workings and was bounded by the active mining panel. Another group of seismic foci clustered on a pre-existing fault which runs through the border of the panel. The other events were distributed around the coal face and moved with the face advance. The spatial distribution of the seismic energy suggests that microseismic activity associated with hydraulic mining is mainly induced by collapse of coal pillars and fracture of the front abutment of coal face, and also partly caused by the roof caving into the goaf and by floor heave.     

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。     

三软煤层掘进巷道微震活动特征及围岩破坏分析

为了解正帮煤业11101三软煤层巷道掘进期间围岩破坏程度及变形特征,本文采用理论分析及现场实测的方法,分析了11101巷道掘进期间围岩微震活动特征。研究表明:微震事件在巷道两侧分布为高密度区(0~3m)、中密度区(3~7m)、低密度区(7m以上)三个区域,微震事件主要集中于巷道顶、底板和肩部,微震事件空间分布规律与巷道支护构件受力规律一致。     

深部厚煤层巷道掘进微震预警参数及临界指标研究

崔木煤矿采深大、煤层厚且具有冲击倾向性,留底煤掘进期间多次发生巷道动力显现。以崔木煤矿21306工作面运输巷掘进为工程实例,分析了微震监测系统对掘进期间微震事件的大能量事件分布特征和异常系数等,进一步确定冲击危险性与微震预警参数的关联性。研究结果表明：不同掘进阶段的微震能量和频次表现形式不同,但具有一定规律性。当微震能量持续升高而频次逐渐降低时或掘进速度突然加快时会发生密集的大能量事件。统计表明,微震活动异常系数大于1.5后,将会发生大能量事件。     

红透山铜矿微震监测系统的建立及应用研究

针对红透山铜矿岩爆等地压灾害频发现状,建立深部地压微震监测系统,对微震活动性与采矿活动之间的关系、微震事件的空间活动规律进行了分析,并采用累积视体积和能量指数对大尺度岩体破裂进行了预测研究.采用人工定位爆破的定位结果表明:微震监测系统的定位误差小于10m,能够满足矿山微震监测的需要.微震活动性主要分为2个平静期和3个活跃期.并呈现逐步下降趋势,微震活动性呈现主震——余震型模式.大尺度岩体破裂前存在孕育期和预警期,能量指数快速下降,累积视体积持续增长,可以看作岩爆和大尺度岩体破裂发生的前兆.通过能量指数和位移分布云图,可以对岩体发生灾害的潜在危险区域进行判断,指导矿山进行重点防护管理,保证安全生产.     

综采放顶煤工作面冲击地压微震事件分布规律研究

对耿村煤矿13230综放工作面冲击地压微震事件分布位置进行研究,结合该工作面地质构造、地表沉陷和侧向支承压力,对比分析该工作面10个月微震数据,得出以下规律:回风巷发生小能量事件总频次要大于运输巷,且小能量事件主要发生在回风巷以下15~70 m、直接底和煤层底部;大能量事件两巷均等分布,且大能量事件层位较高。总结了缓倾斜厚煤层综放开采微震事件发生位置,回采工作面运输巷是防冲的重点关注区域。研究为工作面安全回采提供了宝贵的经验。     

突出危险煤层微震区域动态监测技术

为弥补煤与瓦斯突出区域预测方法抽检、定点式指标存在的弊端,实现煤层突出危险性的区域连续监测,提出了突出危险煤层微震区域动态监测新方法,研究了微震监测技术实现区域监测的理论基础,建立了相应指标评价体系,并在突出矿井进行了应用试验。结果表明:利用微震频次指标、能量指标监测煤层采掘扰动、地质异常具有良好效果,利用震动波CT探测得出的区域应力场分布特征与理论分布相一致。这验证了微震监测技术实现突出危险煤层区域监测的可行性,为煤与瓦斯突出区域监测方法研究提供了新思路,可突破传统区域预测手段在时、空维度上的局限性,实现突出危险煤层区域动态、连续监测。