煤矿工作面微震信号特征及其能量变化研究

为对冲击地压预测指标及阈值的设定提供一定支撑,运用SOS微震监测系统对某煤矿2-228工作面的矿震信号进行远离、实时、动态、自动监测,采用窗口傅立叶变换对微震原始信号进行处理,分析了不同能量级别微震波形及频谱的特征。研究结果表明：不同能量级别下信号所对应的波形形态和频谱存在不同特征。振幅高、主频低且集中、信号持续时间长、尾波相较首波发育明显、衰减速率慢是强矿震的典型特征;随矿震能量的减小,震动衰减速率逐渐变快,信号持续时间变短,首波发育开始明显,速度振幅随相应变低,但振幅降低速率逐渐放缓,主频由集中逐渐向扩散发展,而频率分布范围影响却不大。     

高应力区微震监测信号特征分析

如何识别不同微震信号，尤其是快速识别冲击危险信号，以便及时采取解危措施，是微震监测中亟待解决的问题.以三河尖矿9202采面过上覆煤柱高应力区为背景，通过微震信号的时-频分析技术，总结提炼了不同微震信号的重要波形特征.研究表明：不同微震信号在频率特征、信号持续时间、释放能量等多方面都存在区别，冲击矿压波形有震幅大、衰减快、尾波较发育、频带分布较窄等重要特征.通过对微震信号的特征分析，有助于深入揭示微震监测的震源机理，进一步推动冲击矿压的预测预报工作.     

遗留煤柱影响区域微震活动规律研究

 摘要：遗留煤柱影响区域易形成应力叠加,煤柱下方工作面冲击危险性较正常回采期间一般有所升高。基于SOS微震监测系统监测桃山煤矿工作面通过煤柱影响区域的微震活动,分析了微震空间分布规律,能量、频次变化规律以及震动信号频谱特征。研究结果表明：（1）工作面过煤柱影响区域,震动能量、频次均有显著提高,强矿震发生在微震活动持续增强或急剧下降阶段;（2）冲击矿压主震信号较前兆信号有主频低,振幅大,速度快,衰减慢等特征。研究成果为评价煤柱影响区域冲击矿压危险性提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。     

“两硬”条件下冲击地压微震信号特征及前兆识别

结合微震监测数据,对大同忻州窑矿8935“两硬”条件工作面回采过程中发生的冲击现象进行分析;从微震事件震源定位、能级与频次关系以及冲击前微震信号频谱演化规律等方面讨论了该工作面冲击地压机理及前兆信息特征。研究表明：8935工作面冲击地压为坚硬顶板破断诱发煤柱区域积聚能量的突然释放所致;冲击震源多在工作面超前50 m范围内沿采空区煤柱侧,且主要集中在坚硬顶板断裂后发生压缩、反弹的空间区域;冲击地压前微震事件频次、能量、微震信号 b 值及主频均呈下降趋势。冲击地压前微震频谱主要集中在5~60 Hz,微震主频急剧降低和幅值明显升高可视为冲击前兆特征之一。     

微震监测评价卸压爆破效果的方法

采用时-频分析技术,研究了徐州三河尖煤矿9202冲击矿压高危险工作面开采过程中卸压爆破微震信号的频谱特性,通过对微震信号的谱特性分析,进行卸压爆破效果的评价,从而为冲击矿压灾害动态防治效果的有效检验提供一条新方法。     

采动诱发断层活化的微震活动规律研究

研究了采动诱发断层活化过程,提出了断层活化过程的4个阶段;结合现场微震监测,分析了微震平面分布、能量与频次随工作面推进度的变化规律以及断层区域微震信号波形特征。研究结果表明:断层活化过程释放能量较大,围岩弹性粘滑振荡过程是能量释放的最主要阶段,围岩塑性粘滑失效过程中产生震动的频次低、能量小,为弹性能积累阶段,微震信号呈持续时间长、频率低、振幅小、衰减慢的波形特征。研究成果为受断层影响的矿井评价断层危险性与预测断层活化导致的冲击矿压提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。     

义煤矿区冲击地压微震信号频谱特征分析

利用微震监测系统,搜集了义煤矿区跃进矿、千秋矿和常村矿发生冲击地压时微震信号,对其进行快速傅里叶(FFT)变换,分析微震信号的时域波形及频谱特征。得出如下结论:冲击地压发生时,主震振幅较大,其中跃进矿高振幅持续时间短,波形持续时间(大于0.2s);千秋矿高振幅持续时间长(大于0.3s),波形持续时间长(大于0.4s);常村矿高振幅持续时间长(0.5~1.0s),尾波持续时间(大于0.2s)。低频所占比例较大,频带较宽,其中跃进矿主频集中在0~80Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz之间;千秋矿主频集中在0~240Hz,大能量波形主频集中在0~100Hz;常村矿主频集中在0~100Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz。     

爆破诱发冲击矿压的原因及微震信号的波谱分析

在冲击矿压危险的煤矿巷道掘进施工中,爆破作业是冲击矿压的主要诱发因素。通过对爆破诱发冲击矿压的原因进行分析并结合微震监测到的爆破诱发冲击矿压的事件对微震波形进行的频谱分析。认为对冲击起主要诱发因素的是爆破产生的应力波和地震波,其增加煤体的动应力和破裂面的应力反射诱发了冲击。爆破震动波相对于冲击矿压产生的震动波是高频、低能量、作用时间短的事件。爆破震动波本身不能产生冲击矿压,而是使处于极限应力平衡状态下的煤体发生了突变。     

矿井工作面回采对微震活动的影响研究

为有效揭示煤矿工作面矿震、冲击地压灾害的发生规律。结合东滩煤矿微震监测的震动能量、频次特征,工作面开采速度特征以及采动应力分布特征,研究了矿井工作面的回采参数对微震分布的影响规律。结果表明,工作面回采速度增加,大能量矿震爆发的非线性特征增强,工作面开采速度大于4m/d时,工作面发生冲击地压可能性大大增加,匀慢速回采是降低大能量矿震事件爆发有效途径;大能量矿震爆发的周期特性在东滩煤矿43上13工作面表现为100m大周期内包含50m的小周期;大能量矿震爆发与工作面整体应力环境正相关,周期来压、工作面“见方”时段为大能量矿震频发时段。     

冲击矿压危险的电磁-震动耦合评价

冲击矿压危险性评价与预警中,单纯使用电磁辐射强度值大小或微震能量值都具有一定的局限性。为此,在分析冲击矿压发生的力学环境与能量过程的基础上,提出电磁-震动耦合预警方法,建立评价方法体系,结合具体冲击矿压矿井监测结果,研究冲击矿压前兆规律。结果表明:在冲击矿压发生前,电磁辐射值高出正常值,微震活动表现出能量存在明显的沉寂期,次数却呈上升趋势的规律,利用电磁-震动耦合的静态叠加评价和动态评价与现场冲击前兆具有较高的一致性;而当电磁辐射强度值较高,但是微震活动处于稳定的能量释放状态时,叠加后的综合冲击危险性降低,不会出现冲击矿压危险。     

覆岩结构对冲击矿压的影响及其微震监测

为了研究覆岩结构对冲击矿压的影响,以关键层理论为基础对某煤矿上覆岩层结构进行了划分,并利用微震监测技术对巨厚上覆岩层破断规律进行了分析,研究结果认为对上覆岩层可根据岩性、厚度不同划分成不同级别的关键层结构,这些结构初次破断形成的"O-X"型破断结构有主亚之分.大尺度的覆岩结构在破断过程中释放巨大能量形成矿震,是冲击矿压...     

强矿压的多参量前兆信号特征研究

为了探究强矿压前兆信号特征，基于微震和电磁辐射技术研究了峻德煤矿三采区北17层四区一段工作面的矿压显现规律，最终得到了工作面回采期间的强矿压信号特征，日震动能量和日震动次数都维持在较高水平时，代表强矿压显现的征兆，电磁辐射的脉冲值和强度都很小，说明即将有大能量释放，即为强矿压显现的前兆信号特征。     

微震监测系统在煤矿冲击矿压防治中的应用

三河尖煤矿近十年来采用微震监测方法进行冲击矿压危险程度的分析和预测,使该矿冲击矿压灾害得到有效控制。微震监测系统能够实现对矿井包括冲击矿压在内的矿震信号进行远距离(最大10km)、实时、动态、自动监测,得出冲击矿压等矿震信号的完全波形,为冲击矿压预测预报提供有效信息。     

冲击前后微震信号的功率谱规律

通过对跃进煤矿ARAMIS微震监测系统监测到的微震波形信号进行处理分析,得到冲击矿压发生前后的功率谱演变特征,结果表明:冲击前、后微震信号功率谱值较低,功率谱大值对应频率主要为50～150 Hz,单位频率段上功率谱变化量较大;冲击时功率谱在各频率段的分布较均匀,功率谱值增高,低频和高频段对应的功率谱值增幅较大,单位频率段上功率谱变化量较小。     

冲击矿压微震实时监测预警系统研究

论文介绍了冲击矿压实时监测预警系统的方案设计,从电源管理电路、显示电路、信号放大电路、Zigbee无线组网、Zigbee电路与单片机接口等方面对冲击矿压微震实时监测系统进行了硬件设计;从数据采集部分单片机的程序设计和上位机软件设计等方面对冲击矿压微震实时监测系统进行了软件设计。上位机数据处理软件采用VB2008编写,实现了微震数据的采集和存储、实时曲线显示及微震趋势分析、报表制作及打印等功能。     

煤矿冲击矿压灾害监测及防治技术研究

冲击矿压是威胁煤炭安全生产的重要灾害之一。针对目前我国煤矿冲击矿压灾害,本文分析了煤矿冲击矿压的形成机理和主要特征,总结了冲击矿压监测技术的研究现状,提出了冲击矿压防治技术措施。以冲击矿压微震在线监测系统工程应用为例,通过采用智能微震检测仪对煤层岩体应力进行实时监测,对监测数据进行分析处理,能够及时有效发现矿压灾害的潜在隐患,为制定合理的防治措施提供科学依据,实现煤矿安全生产。     

煤岩静爆致裂微震活动规律及频谱演变特征

利用静态破碎剂对原煤试件进行静爆致裂,通过煤岩动力灾害实验模拟系统(ZDKT-1型)实时监测该破裂过程中的微震信号,以模拟研究煤岩静爆致裂增透过程中微震活动规律及频谱演变特征。研究发现:(1)受煤岩层理影响,煤岩静爆致裂后除纵向裂纹外还存在横向裂纹,但纵向裂纹多于横向裂纹;(2)静爆致裂可分微裂、膨胀压传递及劈裂3个阶段;随着进程发展,微震幅值趋于走强,尾波愈发明显,频域变宽(但主频降低),且主震、尾波频域差异较大;可通过微震幅值、尾波发育及频谱特征评估煤层静爆致裂增透进程;(3)微震事件阵发性明显,且幅值及能量呈强弱相间分布;微震计数与总裂纹面积正有关,可通过微震事件数评价煤层致裂增透效果。     

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。     

微震监测冲击矿压技术成果及其展望

煤矿冲击矿压、矿震等煤岩动力现象,与岩体的微震事件有着必然联系。介绍了微震法预测冲击矿压危险的基本原理,综述了我国冲击矿压微震监测技术的初步研究成果,并对微震法需进一步研究和攻关方向进行了展望,以期该技术成为我国冲击矿压等地质灾害预测预报乃至防灾减灾的最实用有效的监测手段之一。     

典型近直立煤层群冲击地压机理及监测预警研究

近直立煤层群由于特殊的煤岩赋存和开采方式,覆岩破断运动及其导致的围岩静载应力分布和动载扰动特征与缓倾斜煤层有较大差异,已有冲击地压灾害在近直立煤层群开采矿井(SICS)发生。为指导类似赋存矿井冲击地压防治,以乌东矿南采区典型近直立煤层群为工程背景,从诱冲机理、监测预警及防治技术方面展开了系统研究,揭示了近直立煤层群压撬型冲击地压机理,建立了适用于近直立煤层的预警指标体系,提出了近直立煤层降载减撬冲击地压防治技术。结果表明:近直立煤层群综放开采下冲击地压显现具有巷道顶底板侧不对称和岩体压撬显现特征;煤体所受顶板和岩柱的压撬作用是诱发冲击的基础静载力源,悬顶和层间岩柱破裂产生的动载扰动对冲击显现有重要诱发作用,近直立煤层群综放开采冲击地压是顶板和岩柱压撬效应耦合作用结果;各预警指标对冲击地压和大能量矿震均具有一定的响应,各维度和各系统预警指标综合预警可综合各自优势实现互补,提高预警准确性;深浅孔交替爆破可削弱对煤体的压载荷和撬动效应,现场实施后,微震日总能量和频次明显减少,顶板和岩柱每米能量104J以上微震事件较实施前平均减少了96%,卸压效果明显,冲击危险性降低。