微震监测技术在煤矿防治水中的应用研究

分析造成矿井突水灾害的主要原因,基于此研究具有大范围、全空间、实时、连续监测功能的微震技术,在工程实践中追踪、描述采掘过程中微震事件的时空发展、演变规律,查明矿区构造导水性、地下水强径流带分布、导水通道位置及浆液扩散范围。分析各类不同微震属性所代表的水文地质事件类型,提高微震事件定位精度,研究用于突水预测预报的参数及阀值,研发适合我国煤矿区特点的矿井水害微震监测预警技术方法,为进一步做好我国煤矿水害防治工作开辟了一条新的技术途径。     

基于微震数据及模型的煤矿水害“双驱动”预警体系构建与应用

现阶段,我国越来越多的矿井进入深部开采和下组煤开采期,煤层开采受岩溶水害威胁严重,矿井深部突水隐患探查不清,采掘过程中缺乏科学有效的突水监测预警手段,是造成矿井突水灾害的主要原因。为夯实水害预警监测基础,提出“双驱动”煤矿水害微震预警架构,利用数据驱动与模型驱动,实时动态监测工作面底板突水风险等级及范围,对突水风险趋势智能预测预报。在数据驱动的框架下,以微震事件时空演变规律为切入点,通过对微震事件震源机制反演与属性分析,为导水通道形成判断提供依据,结合水文动态数据变化,建立相应突水判据,对突水风险进行评价。在模型驱动的框架下,构建含分类预测、聚类分析等多种算法的深度学习模型,将典型微震事件群作为模型输入,定量动态预测未来微震事件发生的空间范围与聚集度,继而确定突水风险等级与危险区域。基于微震数据及模型的煤矿水害“双驱动”预警技术,开发了相应的区域性煤矿水害三维智能预警平台,实现了水害风险特征的动态智能预警预测和危险区域的三维可视化显示。实践证明,采用确定性数据研判与智能模型预测的“双驱动”微震预警体系,对突水风险等级和范围的预测效果显著,实现了对底板水害高风险区域的精确预警与防控。     

矿井突水预测研究现状及发展趋势

详细阐述了矿井突水征兆和突水水源的识别方法,总结了矿井突水预测的理论方法及监测技术.通过对突水预测方法的分析,认为采用渗流耦合力学理论、计算机科学技术和高性能微震监测技术将是突水预测预报研究的发展趋势.要进一步对矿井突水机理进行研究,利用信息技术不断完善各种预测方法和预测系统,对解放受水威胁矿层的开采具有十分重大的意义.     

基于微震监测的工作面底板突水全时空预警方法

为分析采煤工作面不同时期、不同空间的微震响应特征差异,进而实现矿井水害预警和防治,基于典型案例分析提出了一种基于微震监测的工作面底板突水全时空预警的方法。所谓“全时空”是指包括采前时期、超前采动影响时期和开采时期在内的工作面全时间周期的3时段划分,以及工作面全空间的7个评价区域划分。在第1时段（采前时期）,基于钻孔工程信息（钻孔涌水量、钻孔水压、钻孔注浆量）和微震响应特征,形成了突水危险性的表示方法,确定了原发性突水危险区,进而实现了采前时期突水危险性的长期预测;在第2时段（超前采动影响时期）,设置“固定工作面”,并对微震事件及震源参数进行重新定位,在对微震事件核密度分析的基础上,获取突水前兆信息,确定了超前影响区、滞后影响区、侧向影响区的突水特征,进而实现了超前采动影响时期的突水危险性预警;在第3时段（开采时期）,结合微震事件核密度分析,确定了顶板导水破坏区、底板破坏区、底板采动损伤区,引入2D-CE法在平面上对微震事件进行规范化,分析微震事件置信椭圆与预警含水层的位置关系,进而实现了工作面开采时期的突水危险性预报。同时根据开采验证结果,对前期预报方法进行修正,为后续工作面突水预报服...     

基于GIS的矿井防治水辅助决策系统

在分析国内矿井水害现状及专家系统研究概况的基础上,提出了矿井防治水辅助决策系统的总体结构,建立了基于GIS技术的矿井水害辅助决策平台.对GIS软件进行二次开发实现了矿井突水的预测预报;利用面向对象语言VB和人工智能语言CLIPS,实现了采空区、顶板与底板突水判定及防治措施的制定.此外还针对注浆、探放水、防水煤岩柱的留设、涌水量预测等问题给出了相关计算方法、结果及操作工艺.     

九里山矿突水规律探析

根据钻探、物探资料,分析矿井地质及水文地质条件,结合已揭露地区的突水情况,总结出了矿井的突水规律,对水害的预测预报及矿井水的防治有重要意义.     

微震监测技术在大采深矿井防治水中的应用

根据大采深矿井突水涌水量变化过程中微震监测事件分布情况,间接观测地下水涌出对底板岩层的反应,通过不同层位微震事件的特征和时空发展规律,研究微震技术在深部异常动态监测中的作用,并以此作为依据,指导回采过程中底板水害防治和突水发生后治水工程的开展。     

渗透通道特征和过水能力研究

１　前言在煤矿床开采工程中经常发生水害事故,对正常生产和经济效益有直接影响,每次采掘突水都造成巨大的直接或间接损失,有时并危及矿井和职工生命安全,因此矿井水文地质工作的主要任务是做好防治水工作,尤其是水害的预防预测非常重要,其中突水水量的预测更是关键,只有如此才能提前做好防范措施,避免和减少出水事故。在常见的突水现象中,多数突水情况是突水点（突水位置）距充水水源尚有一段距离,即突水是含水层承压水通过一定长度的通道突出或涌出的。因此突水通道的类型特征性质与突水水量大小有较大关系,在一定程度上决定了…     

煤层底板导水通道微震信号辨识特征

分析在回采过程中煤层底板变形、破裂、渗流、构造活化等规律,研究导水通道发育特征和防治技术,一直是煤矿进行安全生产过程中非常重要的任务。以九龙矿15249S工作面为例,采用微震监测技术对其破裂信号进行了实时、全范围捕捉,对其下方4煤工作面导水通道形成过程中微震事件时、空、能演化规律进行了总结分析。主要结论：对于煤层底板导水通道形成,微震信号辨识特征明显。微震事件频次变化率、深部事件频次及连续性因子、能量是在微震监测中重要的参数,结合工作面回采情况、地质条件,可及时、有效地对底板水害做出预警。通道孕育过程微震事件频次逐渐上升,深部事件从无到有,且连续性出现,平面上沿着地质薄弱区域分布。随着导水通道的形成,微震事件能量呈上升趋势,且随回采推进沿着工作面走向规律性地前移。     

煤矿底板突水微震监测预警系统构建与分析

为了有效遏制煤矿突水灾害对矿井安全生产带来的严重影响,寻找诱发煤矿突水的本质机理和微破裂前兆规律,进而对煤矿突水灾害进行分析预报;采用微震监测技术,结合董家河煤矿水文地质情况,建立微震监测系统;对董家河煤矿22517工作面底板进行微震监测分析,得到了通过微震监测结合地质钻孔柱状综合分析确定底板破坏深度的方法。微震监测结果表明:底板微震事件主要分布于3个区域;董家河煤矿22517工作面底板的总体趋势趋于稳定,但局部可能发生损伤,从而使局部岩体的渗透系数增加,形成底板出水点,该出水点可能位于工作面前方50 m至后方30 m区域。     

微地震监测技术在回采工作面矿压显现规律中的应用

工作面回采导致上覆岩层破坏,上覆岩层的破坏与煤矿顶底板突水、冲击地压、煤与瓦斯突出等事故发生密切相关,对回采工作面矿压显现规律的研究是保障煤炭安全开采的关键之一。回采工作面在覆岩破坏过程中,由于应变能的释放,产生相应强度较弱的地震波（微地震波）。微地震监测技术能够实现实时动态三维空间的整体监测。对鲁西煤矿3_上107工作面回采过程中覆岩破坏产生的微地震事件进行了监测,通过对监测到的微地震事件定位计算,证实微地震发展演化与采场覆岩破坏密切相关。鲁西煤矿3_上107工作面矿压显现规律的微地震监测分析表明,顶板来压时微地震事件数达到高峰,顶板的来压完成时微地震事件数下降,据此得出3_上107工作面基本顶来压步距为23.3 m。与通过现场实测得出的基本顶来压步距24.3 m基本吻合,说明采用微地震监测技术研究回采工作面显现规律是可行的,从而为回采工作面矿压显现规律的研究提供了一种新的技术途径。     

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。     

矩形截面弹簧在钻机液压卡盘中的设计及应用

 【摘要】通过对ZDY650型钻机的碟簧式液压卡盘的分析,设计出一种采用圆柱螺旋弹簧代替碟形弹簧的新型液压卡盘。通过对比分析选取矩形截面弹簧作为新型卡盘弹簧,并利用ANSYS有限元软件对矩形截面弹簧进行应力分析,满足了设计要求。采用该结构大大提高了卡盘的夹紧可靠性,满足了钻机的使用要求,取得了较好的效果。     

冲击地压灾害的监测及治理措施

煤矿冲击地压可采用微震法、电磁辐射法和钻屑法相结合的方法进行危险性监测,可以提高监测效率及准确性;当监测到有冲击危险性时,可采用钻孔卸压和爆破卸压两种方法进行冲击危险的治理,这样可以充分发挥两者的优势。     

深井巷道过断层群期间微震规律分析

为更有效地预防深部矿井掘进工作面过断层群期间冲击矿压事故的发生,采用微震监测系统对断层群区域煤岩体内微震活动进行了全时段监测。基于微震活动在能量释放与震动频次方面的变化特征,分析了断块活动聚集能量对冲击矿压的诱发影响,以及断层群区域人为采掘扰动影响下的微震活动变化规律。结果表明:断层群构造区域微震活动具有较高的不稳定性,随着掘进工作面逐渐临近,区域内每日震动释放总能量值起伏波动逐渐增大,最大能量值呈现快速攀升趋势;强烈微震活动发生前有一段弱震活动时期,弱震活动为强震再次发生起到蓄能作用。     

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。     

矿井微震Z值同应力和声发射的耦合关系

华亭煤业砚北煤矿由于采深较大,冲击矿压发生的频率很高。近年来开始使用SOS微震监测系统、CRMS应力在线监测系统以及声发射系统对冲击矿压进行监测和预报。通过分析砚北矿250204工作面微震活动、应力以及声发射的原始记录数据,研究了开采过程中几次典型冲击下三者之间的耦合关系,进而根据三者数据之间的曲线图趋势,提出了几种可行的耦合模式。特别是使用了微震分析指标Z-MAP统计值作为一个参量来进行分析,更加直观地反映了微震发生的概率大小,同应力和声发射数据有着很好的对应关系,从而为砚北煤矿的矿压观测提供了更好的理论依据。     

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。     

玲南金矿微震监测系统的建立及应用研究

针对玲南金矿深部开采过程中岩爆等地压灾害频发的现状,建立了深部微震监测系统以实现对岩体的连续监测和岩爆的实时预报。结合传感器布置原则和矿山工程条件,对微震监测系统进行台阵分析,计算微震事件的定位精度和系统的灵敏度,得到最优的传感器布置方案。采用定点爆破进行波速校正。定位结果表明,微震监测系统的平均定位误差为5.7 m,能够满足矿山微震监测的需要。基于玲南金矿的微震监测数据,对微震活动的时空演化规律及民采定位进行研究,取得了初步成果。     

基于微震监测的顶板导水裂隙带发育高度研究

煤层顶板导水裂隙带发育高度作为矿井的基础参数，对矿井灾害防治具有重要意义，以古汉山矿1604放顶煤工作面为研究背景，分别采用微震监测和数值模拟等手段对顶板导水裂隙带的发育高度进行研究，通过对微震系统台网布置方式进行误差分析，围绕工作面构建了三巷空间布置的微震台网，对监测结果分析表明：工作面直接顶、老顶的破坏程度远大于其上覆岩层，顶板的连续破坏区域整体呈“钝三角形”，导水裂隙带的发育高度约为75m。通过数值模拟计算得出1604工作面顶板导水裂隙带发育高度约为71m，与基于微震监测分析的结果基本吻合，为类似工作面的导水裂隙带探测提供借鉴和参考。