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。     

基于震动波CT技术的冲击危险预测研究

以三河尖煤矿南二采区9煤辅运上山掘进巷道为例,掘进前采用震动波CT技术反演分析了区域波速分布,得出了高应力及高应力梯度对应的冲击危险区域,通过掘进期间矿压显现验证了预测的准确性。采取针对性卸压治理措施后,进一步采用震动波CT反演技术对卸压区域波速分布进行了反演,结果表明,经卸压治理,该区域波速降低,高应力及高应力梯度区得到消除,区域冲击危险得到有效控制,保证了该巷道的安全掘进。     

冲击危险区域震动波CT反演探测技术应用

针对传统冲击地压监测方法存在的探测范围有限、危险区域探测精度低、结果反馈不直观等问题,运用KJ470震动波CT反演探测技术对综放工作面冲击危险区域高应力区进行探测,探测结果表明,高应力分布区域与地质变化及构造发育区域、冲击地压事件震源点位置区域基本吻合。该系统可通过大范围、高分辨率、高效率监测波速分布,探测采掘工作区域内的应力场,显化潜在冲击危险区域,通过一段时间连续的波速反演,总结出冲击地压危险区域的分布规律,制定有效的防治措施,杜绝冲击地压事故发生。     

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。     

基于震动波CT反演的巷道掘进超前探测技术研究

针对巷道掘进诱发冲击地压的难题,基于震动波CT反演原理和波速SIRT算法,研发出1种可实现井下主、被动震动波信号实时采集与CT反演的巷道掘进超前探测技术.该技术能实时监测掘进巷道超前位置以及工作面区域的震源分布,形成穿透煤岩层的高密度射线覆盖,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,进而分析掘进巷道超前应力分布.以济三煤矿...     

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...     

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。     

常村煤矿21150综放工作面冲击地压综合防治技术

为解决义马煤田常村煤矿深部开采综放工作面冲击地压灾害防治难题,在采用综合指数法对21150工作面冲击危险程度评价的基础上,将该工作面划分为6个重点冲击地压危险区域,以助于有针对性地采用不同的巷道防冲支护方式;通过煤体应力、微震及钻屑监测进行综合预警,并利用PASAT-M微震CT透射技术对重点冲击危险区域进行煤岩体应力探测,详细标定冲击危险区的分布范围;对重点冲击危险区域采取钻孔卸压、煤层注水、断底爆破等综合防治冲击地压措施,及时利用钻屑法进行卸压效果检验,实现了整个工作面安全顺利回采。     

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。     

弹性震动波CT透视技术现场应用与分析

为了探测3306回采工作面的应力分布情况,提高冲击地压预警效果,采用震动波主动CT技术对工作面内部应力分布情况进行探测,综合分析掘进扰动、构造、卸压工程等因素的复合影响,得到综合波速反演成果图,所得结果与微震监测系统监测数据比较吻合,为采取有针对性卸压措施提供理论依据,可以有效地保证矿井安全高效生产。     

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...     

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。     

综放开采多煤柱扰动致冲危险性分析及监测防控技术

为研究综放开采多煤柱扰动造成冲击地压的危险性,以担水沟矿9203工作面煤柱实际分布情况为工程背景,基于极限平衡理论和应力扰动影响角,建立了侧向区段煤柱、上覆遗留区段煤柱和终采线煤柱的应力扰动计算模型,获得了不同类型煤柱的扰动致冲危险区域,并提出应用煤体应力、微震监测及钻屑检验预警配合钻孔卸压为主的多煤柱扰动防冲和监测预警技术。结果表明：侧向区段、上覆遗留区段、上覆终采线及侧向终采线煤柱的扰动致冲危险区域分别为所扰动巷道两帮7.2m浅部区域、沿采场倾斜方向区段煤柱至采场端头以里39.8m区域、上覆终采线至采空区深部47m区域及侧向终采线起点至本工作面终采线范围内的侧向区段煤柱和采场端部区域|现场采取监测预警防控技术后,未监测到应力及微震预警事件,应用效果良好。     

基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法

电磁波CT能够探测掘进工作面,但无法探测掘进工作面后方的大面积区域;地震波CT能够探测回采工作面内部,但是探测不了两侧的煤柱,即基于单一CT探测手段的冲击危险性评价方法,在矿井采掘巷道存在评价盲区。针对上述实际问题,建立了一种基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法;将2种现场实测手段电磁波CT和地震波CT2相结合,研究了基于2种CT探测的冲击危险性评价方法的数学表达;以时间和地点为状态变量,以现场动力显现情况及CT探测结果为驱动变量,确定了评价方法的内在逻辑关系及实施流程。通过分析基于地震波和电磁波CT探测的冲击危险性评价的力学基础,建立了冲击危险性评价模型;在2种CT探测的基础上,实现了采掘巷道冲击危险等级的确定及危险区域的划分;将该评价方法进行工程实践表明,通过将2种CT探测方式联合起来,实现了掘进工作面及其后方大面积区域,回采工作面及区段煤柱区的冲击危险性评价,验证了评价方法的有效性。该方法克服了基于单一CT探测手段的评价方法在探测尺度上的局限,几乎覆盖了矿井采掘巷道所有潜在冲击危险区域,为冲击地压治理提供了较为准确的依据,具有较好的应用效果。在时间上,该方法将CT探测与矿井的采掘接续相结合,初步确定探测顺序,并根据实际的动力显现情况和之前CT探测的结果加以调整。从空间来说,覆盖了掘进面、回采工作面和煤柱等矿井采掘巷道几乎所有潜在冲击危险区域,基本保证了无评价盲区。并且,该方法充分发挥了震动波与电磁波CT探测操作过程的便捷性,能够较好的适应井下现场动力显现的突发性。     

基于震波CT探测的宽煤柱冲击地压防控技术

针对深井区段煤柱冲击地压易发、多发、难防治的难题,以某矿1301工作面80 m区段宽煤柱冲击地压为例,利用数值模拟及微震数据分析,研究了宽煤柱冲击地压致灾机制,采用震波CT原位探测技术评估了宽煤柱区域内冲击危险性,并提出针对性防治方案。结果表明:3号煤层具有弱冲击倾向性,顶板岩层具有强冲击倾向性,已具备发生冲击地压的内在条件,高自重应力、强构造应力提供了基础静载荷,采空区侧向支承压力提供了增量静载荷,当两者叠加导致垂直应力超过冲击临界支承压力时,为宽煤柱静载荷冲击地压的发生提供了力源条件;震波CT原位探测技术以穿透煤岩体的实际震动波射线进行波速反演,反映煤岩体静载荷分布特征及结构特性,建立了以波速异常系数CA和波速梯度系数CG为主要因子的冲击地压危险性评估模型;鉴于宽煤柱冲击区域采掘空间实际条件,设计布置近完全观测系统观测方式,采用震波CT原位探测技术反演评估得到宽煤柱测区内冲击危险指数C=0.5~0.7,表明冲击发生后,宽煤柱仍然存在静载荷集中区域,具有中等冲击危险,并且运输巷侧冲击危险指数较采空区侧高,表明煤柱应力由采空区侧向运输巷侧转移,局部区域煤体破碎易冒顶片帮;制定了基于静载荷疏导的多层次防冲技术:大直径钻孔预卸压转移巷帮集中应力,耗散弹性应变能,确定合理日进尺为2.4 m,降低开采扰动,巷道全断面补强支护,提高围岩抗冲击能力;通过上述措施,现场监测宽煤柱煤体应力未发生突增,微震能量及频次变化平缓,1301工作面已安全回采宽煤柱区,防治效果显著。     

孤岛型工作面冲击地压预测预报及防治对策

该文系统分析了深部6195面末采期间处于本面和6196工作面采空区以及断层形成的孤岛工作面,冲击地压危险预测预报应用了KJ550应力在线监测系统监测为主,煤粉检验为辅的预测预报技术,治理技术采取大直径钻孔提前卸压、重复卸压、煤层注水卸压等解危措施,有效地防治了皮带巷卸压困难条件下的冲击地压危险,在同类冲击地压矿井中具有较强的实际指导意义。     

超前预防回采工作面突水技术开发与应用

工作面回采过程中由于采空区侧底板在应力作用下岩石完整性被破坏,裂隙发育,但裂隙具体发育多深,是否能够导通深部奥灰含水层,目前国内研究尚待研究。针对这一问题,以范各庄矿为例,采用超前防范回采工作面突水技术,建立微震监测系统、预留底板水文观测孔、利用矿井水文自动监测系统等手段,监测工作面回采过程中裂隙发育情况、底板含水层水量变化情况以及与深部奥灰含水层连通情况。结果表明,超前预防回采工作面突水技术能够起到预警作用,避免发生突水淹井事故,确保工作面安全回采。     

突出煤层防突预警技术研究与应用

为了更好地对突出危险工作面进行预警，平煤股份十矿在回采前采用瓦斯地质分析、无线电坑透、矿山CT探测等技术对工作面突出危险区域进行划分，同时在回采期间采用声发射预警技术对突出危险性进行预测的综合预警技术。通过现场试验表明，声发射信号变化与工作面出现的动力现象、瓦斯涌出异常、顶板活动等有着良好的对应关系，且声发射信号变化能够超前反映工作面可能发生的异常情况。综合应用结果表明，综合预警技术可为采取有效的针对性的灾害防治措施及工作面的安全回采起到指导作用，并进一步为类似条件下突出灾害的预测与防治提供新的技术手段和方法。     

开采边角煤冲击危险区域卸压技术应用

结合三河尖煤矿7142工作面的基本情况,分析该工作面主要冲击危险因素(基本顶初次来压,该工作面终采线和邻工作面终采线),划定出冲击危险区域。通过工作面回采前采用顶板深孔预裂爆破和回采过程中采用大直径钻孔卸压技术,卸压效果是电磁监测强度降低和钻屑检测中煤粉颗粒组成正常,有效降低工作面冲击区域危险,实现工作面安全回采。