基于微震和地音监测的冲击危险性综合评价技术研究

采用微震和地音监测系统对千秋煤矿煤岩震动信息进行了联合监测,研究确定了千秋煤矿评价冲击危险性的微震和地音指标。根据微震和地音系统不同的监测对象和监测区域,建立了千秋煤矿基于微震和地音监测的冲击危险性联合评价模型,提高了冲击地压的预测水平。     

基于Labview的煤矿微震在线分析监测系统

设计了煤矿微震的实时监测分析平台,选择333B50和603C01振动传感器并设计了10 m A恒流供电源和低噪声放大电路,软件系统中编写信号去噪、积分式微震衰减特征提取和震源空间定位程序,采集煤矿现场的微震实验数据验证监测系统的可靠性。经过煤矿数据采集和微震定位实验发现定位误差在0.5 km以内。结果证明该微震信号监测系统可以分析煤矿的早期危害。     

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。     

微震监测技术在煤矿井下应用

介绍了微震监测技术原理,阐述了使用高精度防爆微震监测系统的井下测区布置、钻孔参数、检波器安装、监测系统标定、数据采集与处理的要点.微震监测技术已经在多个煤矿应用,并取得了很好的效果.     

自震式微震监测技术在煤矿动力灾害预警中的应用

为进一步提高微震监测系统定位精度,在传统微震监测技术基础上,提出一种新型自震式微震监测技术,通过自主研发自激震源,实现自动变频震动,实时计算煤岩体中纵波传播速度,优化微震系统参数,最终实现高精度、高可靠性监测微震事件。依托该技术自主研发的KJ768自震式微震监测系统已先后在跃进煤矿、石圪台煤矿、龟兹煤矿等多个现场进行了实际应用,结果表明:自震式微震监测技术在煤矿动压防治领域具有监测形式多样、监测精度高等特点,能够有效解决冲击地压灾害预警、浅埋煤层强动载矿压预警等问题。     

ESG微震监测系统在千秋煤矿的应用

利用ESC微震监测系统可精确地确定矿山震动震源位置,计算微震能量的大小,实现对矿山一定范围内震动的全方位、多层次连续监测.义煤集团公司千秋煤矿应用ESG微震监测系统进行了煤矿井下震源、震动监测.在监测过程中,利用PAL-Paladin数据采集软件、HSS v1.2数据处理软件进行震源的收集和震源的精确定位,分析了坚硬顶底板条件下震动发生的规律,将其结论应用于矿井冲击地压的防治,实现超前防范、综合治理.     

微震监测技术在煤矿底板突水预警中的应用

为采用微震监测技术预警煤矿底板突水,以董家河煤矿22517工作面开采过程为背景,采用微震监测技术构建了适应现场水文地质条件的微震监测系统,对董家河煤矿22517工作面底板进行了监测。监测结果表明:董家河煤矿22517工作面底板的总体趋势趋于稳定,底板微震事件主要分布于3个区域,分别为构造影响微震区、采动影响微震区和滞后微震区;底板微震事件绝大部分集中在12 m以内的范围,但存在2个异常区,且异常区Ⅰ已形成底板导水通道,底板出水点可能位于工作面前50 m至后30 m的区域。通过对微震监测结果结合地质钻孔柱状综合分析确定底板破坏深度为11.22 m,理论计算与钻孔声波测试结果与微震监测结果分别相差0.32 m与0.42 m。     

基于MOPSO-SA混合算法的矿山微震震源定位方法

冲击矿压是一种典型的煤矿动力灾害,通过监测煤矿微震来进行冲击矿压的预防预警是一种有效的手段,其中震源位置是微震监测中需要确定的最关键和最基本的参数之一。在微震震源定位过程中,参与定位的通道个数对定位精度具有显著影响。当震动激发的检波探测器个数足够多时,不断增加通道个数并不能有效提高震源的定位精度。基于此,选取合适的震动信号参与定位对提升震源定位精度至关重要。为解决该问题,在设定均勾介质的条件下,基于走时拟合法的震源定位模型,提出一种既考虑定位通道个数、又考虑模型定位精度的微震震源多目标优化定位模型。为求解该模型,结合多目标粒子群优化算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)和模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)的互补优势,提出一种基于多目标粒子群-模拟退火(MOPSO-SA)的矿山微震震源混合定位方法。该方法利用多目标粒子群优化算法的全局探索性能,为实现局部搜索的模拟退火算法提供更优的初始解,同时也有效避免寻优过程陷入局部极值。试验结果表明所提算法能够有效地求解多目标震源定位模型,且具有较高的定位精度。     

郭家河煤矿1308工作面微震监测预警指标优化研究

根据郭家河煤矿1308回采工作面微震监测数据统计和现场矿压现象对比进行归类分析,对1308回采工作面微震监测预警指标进行了优化.结果表明,当监测区域微震事件有效频次大于130次,或监测区域微震大能量事件(大于1×104 J微震事件)发生比例上升至0.8,或者下降至0．4以下时,需采取预警或防治冲击地压卸压措施.优化后的...     

基于奇异值分解法的古山矿微震系统监测能力优化

微震监测系统已成为古山煤矿矿山动力灾害的主要监测手段。为了保证微震系统定位和能量计算的准确性,采用奇异值分解法对古山煤矿微震监测系统的现用台网监测能力进行评价,从而发现了微震系统定位误差较大区域,由此制定监测系统优化方案,并对微震系统的台网布置进行优化。最后采用现场爆破试验对优化结果进行校验,结果表明微震系统的监测误差明显下降。     

STUDY ON HARD ROOF ROCKBURST IN COAL MINE

Based on practical observation in Mentougou Mine, a general law of roof rockburst is put forward. The destabilization theory of roof rockburst has been established. The general laws of microquake premonition and earth sound in roof rockburst is advanced. The relationship between roof rockburst and rockburst of coal body is studied.     

远距离煤层群开采下山巷道震动显现成因

为探索远距离煤层群开采过程下山巷道异常震动显现的成因,基于高精度微震监测和现场调查,应用岩体破裂规律分析预测工具MapRAS分析矿震原因,用离散元数值试验工具UDEC分析巷道围岩动力响应规律,得到:工业广场保护煤柱及己二下山非采动区域频发矿震是工作面采动顶板关键层运移对煤柱边缘强剪应力带作用的结果,其作用的效应与开采深度呈正比,与采动影响距离呈反比。震动显现多发生在非采动直接影响的己二下山巷道围岩,这种异常现象与己组煤岩物理力学性质、3组工作面复合压力拱脚动态加卸载作用和矿震动力源影响距离有关。根据矿震震级、震动显现程度和数值试验岩体质点振动速率,提出了与现场实际基本相符的巷道围岩震动显现危险等级判据指标。使用微震频次,用傅里叶周期法反演的图像,可较敏感反映顶板关键层周期破断规律和相邻区段岩体动力响应的相关性。用UDEC数值试验,较好地揭示了工作面采动对己二下山围岩的影响规律。     

采场底板围岩应力壳力学特征及时空演化

针对采场底板围岩三维应力场特征及演化规律，以谢桥煤矿1232(1)综采工作面为研究对象，采用综合研究方法开展了系统研究。结果表明:煤层回采过程中，伴随着采场围岩三维应力场的不断调整，在采场底板围岩空间区域也存在高应力束，高应力束在三维空间形成了采场底板围岩应力壳，应力壳壳体内外岩体主应力均低于壳体中的主应力。应力壳内边界之上垂直应力和水平应力均显著降低，部分岩层内压应力转化为拉应力，壳体和应力壳外边界岩层垂直应力降低，水平应力仍然较大，存在水平应力集中现象，三维应力场作用的选择性是采场底板围岩应力壳形成的内在力学本质。采场底板围岩应力壳形态随着采场结构的变化而调整，具有典型的短边依赖效应，破裂区和最大位移区主要发育在应力壳壳体内边界之上的低应力区内。采场底板围岩应力壳是抵抗底板岩层卸压膨胀、进而发展到拉剪破坏的主要集中力系，采场底板围岩应力壳的失衡可能引起较大的动力现象。     

平煤十矿地应力场测试技术研究

为解决平煤十矿深部开采过程中出现的地压灾害问题,采用套孔应力解除法对矿区深部地应力场进行了研究。在矿区4个区域,11个测点进行地应力测量,结合实验室的围压试验和温度补偿试验,计算出各测点的三维地应力大小和方向,构建了深部地应力场模型。根据实测结果对深部地应力的分布规律进行了分析,得出了该矿区地应力场以水平构造应力为主导,且最大水平主应力走向为北东向,与区域构造应力场的最大主应力方向一致;垂直主应力值等于或稍大于自重应力;最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力值均随深度呈线性增长的关系。     

复杂应力条件下不同回采 与充填阶段采场稳定性分析

为研究复杂应力条件下不同回采与充填阶段采场稳定性,以金川三矿区下向分层胶结充填开采采场为背景,根据最大水平主应力σ_H、最小水平主应力σ_h及垂直主应力σ_v三者的大小,将原岩应力场分为σ_h型应力场（σ_H >σ_h>σ_v）、σ_hv型应力场（σ_H >σ_v >σ_h）,σ_v型应力场（σ_v >σ_H>σ_h）3种形式,利用FLAC^3D数值模拟软件,对3种应力场下,进路两帮均为矿体的一期进路,一侧为矿体、一侧为充填体的二期进路,两帮均为充填体的三期进路的回采与充填进行了分析。结果表明：若应力场由σ_h型应力场逐渐过渡到σ_hv型应力场,直至σ_v型应力场,一期进路拉应力与最大位移逐渐由进路帮部转移到顶、底板;而二期进路及三期进路拉应力与最大位移却均产生于进路顶板,仅随应力场改变有扩大的趋势。说明前期开采影响了地应力分布,导致回采与充填后期3种应力场下的采场应力分布与变形规律逐渐趋于相同。水平应力较大的σ_h型应力场中采场的稳定性较其他2种类型应力场差,但在开采与充填后期,这一趋势有所减弱。     

冲击地压应力流理论及其数值实现

冲击地压作为应力敏感型动力灾害,具象化地描述应力在煤岩介质中的空间流动特征,对于冲击地压科学评价与防控具有重要意义.为此,完善了冲击地压应力流理论,指出应力流在时间上表征了应力率,在空间上表征了应力梯度,提出了应力流张量与应力流矢量的概念及计算公式,指出应力流张量描述了不同位置、不同时刻应力的流动趋势,而应力流矢量总是...     

节理岩体中爆炸应力波传播规律的研究

为了研究爆炸应力波在岩体中的传播过程,建立了基于ABAQUS/EXPLICIT的有限元数值模型,采用ricker子波作为爆炸场源,并将得到的数值结果与现有文献相比较,充分说明了采用ricker子波作为爆炸源模拟爆炸应力波传播问题的可行性。研究结果表明：炸药起爆后,按照时间顺序,岩体中先后呈现3种应力状态,即径向压应力与环向压应力形成的复合压剪应力场、径向拉应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场、径向压应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场。爆炸应力波在节理两端产生的反射波和衍射波与爆炸应力波的相互叠加使节理两端的应力显著增强,并最终促使爆生翼裂纹从节理两端起裂扩展。     

基于内外应力场理论的主应力偏转对断层稳定性的影响分析

为探讨主应力偏转对断层稳定性的影响,基于内应力场理论阐释主应力偏转机理,建立计算内外应力场范围的力学结构模型,利用FLAC3D计算工作面自下盘靠近断层过程中主应力偏转情况,并分析断层损伤变量及其增速。研究表明,随着工作面不断推进,采动诱发主应力在内外应力场范围发生2次方向相反的偏转;工作面自下盘靠近断层时,主应力发生偏转产生平行于断层面的剪应力,使断层活化失稳危险性更高;应力偏转与损伤变量在工作面靠近断层过程中高度对应,表明断层稳定性与主应力偏转密切相关。内外应力场理论解释了工作面向断层推进过程中主应力偏转现象。     

伊泰矿区井下地应力测量及应力场分布特征研究

采用小孔径水压致裂地应力测量装置在伊泰矿区3个煤矿完成了10个测点的原岩应力测量。实测数据表明：矿区应力场属于低地应力值区域,构造应力占绝对优势,最大水平主应力方向以北东方向为主;由于受埋藏深度、地质构造和地形地貌影响,各矿地应力值差别较大,最大水平主应力方向亦有所偏差。基于实测数据,得出最大与最小水平主应力,最大水平主应力和垂直应力的差值普遍较大,导致岩体内剪应力较大;分析了地应力随埋藏深度的变化规律,并得出水平主应力与埋深之间的关系。     

鄂尔多斯盆地东南缘地应力、储层压力及其耦合关系

采用水压致裂测量地应力方法,获得了鄂尔多斯盆地东南缘26口煤层气井地应力分布,通过统计分析,建立了二叠系山西组2煤储层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系和模型,揭示了现今地应力分布规律及受控机制。研究结果表明,本区二叠系山西组2煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为 1.96,1.69,0.71 MPa/100 m。煤储层最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力以及储层压力均随着煤层埋藏深度增大呈线性规律增高。在 1 000 m 以浅煤储层地应力状态主要表现为σv＞σhmax ＞σhmin ,最小水平主应力小于16 MPa,现今地应力处于拉伸应力状态,煤储层有效应力系数K0 为0.48,且低于油气盆地页岩层中的有效应力系数值(K0 =0.80);在1 000 m以深煤储层地应力状态转化为σhmax ≥σv≥σhmin ,最小水平主应力大于16 MPa,现今地应力转化为挤压应力状态。本区现今地应力受华北区域构造应力场控制,最大水平主应力方向主要以NEE-SWW方向为特征。本区煤储层压力偏低,相同深度条件下鄂尔多斯盆地东南缘煤储层压力要比沁水盆地南部偏低0.73~0.93 MPa,且煤储层压力与地应力呈正相关关系,随着地应力的增加,煤储层压力增大。