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。     

上覆遗留煤柱作用下冲击矿压预测预警案例研究

以三河尖煤矿92201工作面运输巷在上覆7煤上山保护煤柱下掘进诱发的冲击矿压为例,采用震动波CT技术对待掘区域应力场进行反演,预测冲击危险区域,并在掘进过程中实时监测分析矿震动载特征,对冲击危险进行预警。研究表明:震动波CT技术可有效反应煤岩体内未知因素对应力分布的影响,实现大范围应力探测,较常规解析和数值等分析方法更为有效,利用该技术可提前和分时段预测冲击危险区域分布;结合掘进过程中的矿震时空演化规律分析,可对冲击危险区域进行有效确认和实时预警,实现了动载与静载结合对冲击危险进行提前预测与实时监测预警。利用该套技术方法分析表明,上覆遗留煤柱长时间受矿压作用,其集中应力分布明显向煤柱煤壁深处转移,导致区域应力分布异常,冲击矿压防治难度加大。92201巷道冲击矿压显现证实了以上结论和该套技术方法的有效性。     

深部冲击危险工作面主被一体化波速反演预警技术

为解决深部冲击危险工作面震动波反演周期长、射线覆盖率低、结果不可靠的技术难题,提出采用主、被动震动波一体化波速反演技术对工作面冲击危险区域进行监测预警。基于SIRT算法,对监测区域进行波速反演并分析应力分布情况,大大缩短反演周期,利用该技术的预警指标快速获得冲击危险区域。以安居煤矿2309工作面为例,提出单日波速CT反演与连续六日波速CT反演相比较的方法,深入研究深部冲击危险工作面回采期间应力分布规律。研究结果表明：工作面回采期间,该技术准确预判工作面内高应力分布区域,确定冲击危险等级。结合现场钻孔检验,验证了该技术反演预警的准确性,应用效果良好。     

深部高应力煤柱区冲击地压动态控制研究

研究与实施了震动波被动层析成像反演动态预警冲击地压技术,制定了预警指标值与预警体系。通过该技术,可实现开采范围内冲击危险的动态预警,根据预警结果动态调整冲击危险治理方案与参数,可实现对冲击危险的主动动态控制。该技术体系在庞庄矿张小楼井成功应用于高应力煤柱区工作面的安全开采,取得了显著的效益。     

基于震动波CT探测技术的冲击危险预测

为探究三河尖煤矿冲击矿压显现机理和大范围探测工作面围岩应力状态,采用震动波CT探测技术进行了区域应力场反演,构建了冲击危险性技术指标,对冲击危险区域进行了预测。研究结果表明:震动波波速和应力场呈正相关关系,9煤层工作面临近7煤上山保护煤柱侧出现高波速和高波速梯度异常区,与"1.30"冲击显现区基本吻合;震动波CT技术能够实现大范围煤岩体应力探测,动态评价冲击危险区域,进而采取针对性卸压解危措施。     

临近井田弱地震对矿井冲击危险性影响分析研究

以冲击地压矿井张双楼煤矿临近井田发生的天然地震(2.8级)为工程背景，通过矿井SOS微震监测、应力监测及震动波CT反演等多种技术手段，对该次地震对矿井冲击危险影响进行了研究。结果表明：矿井微震监测系统对于临近井田的天然弱震具有一定的响应能力，但震源位置在微震监测网范围外，解算的震源位置较多、位置误差较大；矿井微震监测、应力监测和震动波CT反演数据时间序列，表明弱地震发生前后冲击危险监测数据整体趋势平稳，没有发生显著突变，说明本次天然地震对矿井回采工作面冲击危险性未产生明显影响。分析结果对于深入研究临近井田天然地震对矿井采掘工作面冲击危险影响具有一定的指导意义，也为后续矿井冲击危险监测技术发展、地震与矿井冲击地压的关系的研究提供了借鉴。     

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。     

基于震动波CT探测的冲击地压危险性分析及防治实践

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用，具有强冲击危险性，为掌握工作面内的应力异常区分布特征，提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果，进行冲击地压危险性分析，并开展针对性的防治措施。经过探测与分析，得到A、B、C3个潜在冲击危险区及6个可能未揭露断层，回采前针对潜在冲击危险区采取了大直径钻孔、爆破卸压、断底等针对性措施，并采用微震、应力监测手段进行了卸压效果检验，最终实现了强冲击危险工作面的安全回采。该技术体系可以为类似条件下的冲击地压危险工作面提供良好的借鉴作用。     

孤岛面掘进强矿震异常区震动波CT及应用

针对山东滕州朝阳煤矿3112孤岛工作面掘进期间面临的强矿震威胁,建立了基于震动波CT的矿震异常区评价方法,并给出了判别标准。研究表明:3112孤岛工作面切眼附近出现波速异常显现,为后期的高能量矿震多发区,冲击危险程度较高。     

复合动力灾害危险下被保护层回采巷道位置优化

针对突出煤层中回采巷道围岩易受采动影响而产生应力集中,存在围岩冲击动力失稳危险,进而可能诱发冲击-突出复合动力灾害的难题,以淮南矿区朱集西矿保护层开采为工程背景,分析了影响煤岩冲击-突出复合动力灾害的主要因素,计算了被保护层卸压范围,模拟分析了被保护层中回采巷道布置在不同位置时其围岩应力峰值、塑性区范围及峰值点煤岩应力梯度的变化特征,确定了被保护层回采巷道复合动力灾害防治优化区及局部预警防治措施。结果表明:采深、煤岩力学性质、煤岩结构、构造应力是影响煤岩复合动力灾害的主要因素;保护层开采可降低被保护层煤岩冲击-突出复合动力灾害危险性;保护层回采后,被保护层中回采巷道位置从外错向内错变化时,其围岩应力峰值、峰值点处煤岩应力梯度逐渐降低,围岩塑性范围先增大后减小;确定被保护层回采巷道内错17~30 m范围为防治煤岩复合动力灾害优化区。     

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。     

急倾斜煤层复杂条件下矿震时空演化规律研究

为明确急倾斜煤层复杂条件下工作面开采过程中矿震的时空演化规律,确定影响冲击和矿震显现的主要开采和地质因素,在某矿急倾斜水平分段轻放工作面开采过程中进行微震监测。结果表明,急倾斜轻放工作面的矿震强度较急倾斜综放工作面有所降低。2#煤层工作面回采时,矿震事件主要集中在煤层顶板岩层中,而临近下位4#煤层工作面生产时,矿震主要发生在煤层底板岩层中。研究结果可为同类型矿井工作面冲击地压分区管理、分类防治提供指导。     

基于地震槽波与纵波的采煤工作面高应力区探测技术

随着煤矿生产区域向深部转移，开采深度持续增加，开采条件趋于复杂，冲击地压灾害趋于严重，迫切需要能够准确探测采煤工作面高应力区空间分布的探测手段。通过单轴压缩试验，研究了煤岩样在单轴压缩下的地震纵波速度变化，发现在单轴压缩下的弹性阶段，煤岩样轴向地震纵波速度随着应力增加而升高，直至煤岩块遭受破坏，波速迅速下降，地震波速与应力的响应曲线表明在煤岩样弹性阶段地震纵波与应力呈正相关关系；同时也尝试研究了单轴压缩条件下地震槽波速度与应力的响应曲线特征，发现地震槽波与应力呈正相关关系，也可用于采煤工作面高应力区探查；拟将地震槽波与纵波联合用于探测应力集中区。选取了地质条件简单的采煤工作面开展高应力探测试验，在试验数据中提取了纵波的初至速度和槽波特定频率下的速度，经过CT层析成像后形成波速等值线图，然后结合巷道相关资料对比分析，分别圈出各自的高速区，并按照地震波速与应力的正相关关系，将高速区解释为高应力区，最终把两者的重叠区域作为工作面冲击地压高风险区。经钻孔和回采验证：在应力重叠区施工钻孔时煤粉量明显偏大，易缩孔；回采通过应力重叠区时，巷道变形相对较大，“煤炮”时有发生。联合勘探试验表明槽波可用来...     

无线电波坑透技术在煤矿地质探测中的应用研究

某矿采用无线电波透视法探测工作面内隐伏地质情况,对原始采集数据采用了场强对比法、CT成像法和反演分析法进行综合分析,得出工作面探测范围内煤层赋存形态基本稳定,地质构造相对简单,有三个异常区,为工作面回采时提前针对异常区采取相应措施提供了准确的定位,确保工作面安全回采。     

冲击危险工作面转采期间微震活动规律研究

为探究工作面转采诱发的矿震规律,以山寨煤矿1104工作面实际工程地质为研究背景,采用微震监测技术为研究手段,从矿震的能量、频次与时间的关系和矿震的时空演化两方面分析了采动诱发的矿震规律。结果表明:当工作面推进至转交区域时,日震动能量和频次波动较大,整体应力值较高,冲击危险性急剧增加。     

微震监测系统在砚北煤矿的应用探析

砚北煤矿250204上回采工作面既受到临空区残余应力的威胁,又受到近巷掘进的干扰,回采过程中发生了多次高能量的冲击矿压。文章通过对大量微震数据进行全方位分类归纳,找出了震源聚集分布的特点和规律,分析了煤岩体应力集中的主要原因,得出了临空区对当前回采工作面造成的干扰相对较小,而近巷掘进对回采巷道影响较大的规律,确定了当前工作面因开采产生震动的范围,为后续工作面完善防冲手段提供了可靠依据。     

深部临空巨厚坚硬顶板断裂矿震规律及成因研究

为研究特厚煤层临空巨厚坚硬顶板断裂的矿震规律,以250105工作面实际工程地质及开采特征为研究背景,采用微震监测技术对矿震事件进行了定位和统计分析,得到了矿震事件多集中在工作面采空区侧及工作面前方0~100 m。同时,采用数值模拟,分析了不同开挖阶段工作面围岩的应力分布状态,得到了工作面前方20~90 m及靠近回风巷侧顶板岩层0~40 m均为应力高度集中区域。研究结果表明,250105工作面回采期间矿震事件主要集中分布在工作面前方及工作面临空侧,厚硬顶板的破断对矿震事件的诱发起主要控制作用。     

基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警方法

冲击地压是在煤岩体内动静载叠加下超过其极限应力条件下诱发产生的,因此综合评价研究区域内动静载水平可高效评估其冲击危险程度。本文研究了矿震震动波传播过程中能量衰减特性,特别讨论了由大尺度破断引起的强矿震衰减特征,提出了以实时微震监测数据为基础的震动效应指数(SEI),用于定量评价矿震事件群对工作面附近煤岩体引起的动载扰动程度;将震动效应指数与震动波波速层析成像技术结合,基于动静载叠加原理建立了冲击危险性的综合预警方法及指标CAI。徐庄煤矿7197工作面工程应用表明:1)震动波波速层析成像结果可较准确评价由构造应力异常和工作面结构引起的静载应力集中,难以有效评估由动载引起的冲击危险性升高;2)震动效应指数描述了工作面回风巷侧和断层区域动载扰动引起冲击危险上升;3)综合预警指数CAI所反映的较高冲击危险性区域与强矿震分布及矿震活动集聚区域有较高程度吻合,验证了CAI评价指标的可靠性。论文研究可为冲击地压灾害监测预警提供依据及参考。     

不规则煤柱区采动诱发矿震规律研究

为探究不规则煤柱区采动诱发的矿震规律,以鹤岗某矿实际工程地质特征为研究背景,采用微震监测技术手段,从矿震的能量、频次与时间的关系和矿震的时空演化两方面分析了采动诱发的矿震规律。结果表明:当工作面推进至区段煤柱宽度变化区、上覆遗留煤柱区以及多巷道交叉区域时,震动信号活跃性明显增加,冲击危险性急剧增加。     

基于“应力场-震动波场”的深部工作面合理终采线位置确定

大量的现场实践表明,深部工作面终采线和下(上)山煤柱区冲击显现频发。受巷道布局影响,此段煤体容易形成"准煤柱",在高静载作用下易于诱发冲击地压,其与回采速度关系不大,主要与高位覆岩结构及支撑围岩的状态有关。以山东曲阜星村煤矿3302工作面"7·26"冲击地压为例,通过理论分析和现场监测数据,构建了基于"应力场-震动波场"联合评价的合理终采线位置确定的方法。首先,基于掘进期间揭露的静态地质资料计算分析工作面超前应力场分布规律,对工作面终采线附近的冲击危险性进行静态评价。根据工作面采空区上覆主关键层破断与否,将其顶板结构划分为全空间OX结构和半空间OX结构。通过理论分析2种顶板结构的应力传递机制,建立了工作面超前支承压力估算模型,提出了超前支承压力估算方法。其次,根据微震和应力在线监测系统对工作面回采期间的矿震和应力动态信息进行监测,基于震动场监测识别应力异常区域,进而动态的确定工作面终采线位置。钻孔应力监测通过工作面推进过程中应力的变化,推断超前支承压力的影响范围;微震监测对于终采线位置的确定,主要考虑回采时引起的各能量级震动的超前范围;震动波CT反演技术建立以波速异常系数A_n...