关键层运动诱发矿震的微震探测初步研究

采用微地震定位监测技术对华丰煤矿关键层运动诱发矿震进行了研究.根据岩体在三维空间的破裂成像,得出：可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分;开采6,4层煤均引起了主关键层砾岩的破裂,砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展,在高度上先从下部开始;冲击地压显现地点不一定是矿震震源发生地点;统计观测的结果表明：部分砾岩断裂导致了矿震发生,大约50％的矿震是由于关键层的破裂引起的,只有个别矿震导致了冲击地压显现,说明了矿震与冲击地压的区别.展示了冲击地压产生原因的多样性及复杂性,提出了应根据不同的产生原因进行冲击地压防治的思路.     

倾斜厚煤层综放工作面煤柱-关键层结构失稳型矿震机理

采空区遗留煤柱支撑顶板导致厚硬关键层悬顶面积大幅增大,形成的“煤柱-关键层”结构失稳是诱发矿震和冲击地压灾害的主要原因。以新疆硫磺沟煤矿(4-5)06矿震频发工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、微震监测和现场调研等方法,研究了“采空区遗留煤柱-关键层”组成的覆岩空间结构特征,分析了采空区遗留煤柱应力演化规律和关键层力学结构特性,建立了非对称覆岩空间结构下采空区遗留煤柱应力分布估算模型和倾斜关键层极限跨度计算力学模型,揭示了倾斜厚煤层综放工作面“煤柱-关键层”结构失稳型矿震发生机理：采空区遗留煤柱支撑顶板形成“煤柱-关键层”结构,随着工作面开采范围增大,煤柱应力集中程度不断增加,当煤柱集中应力超过其极限承载能力发生失稳时,悬露关键层长度超过其极限跨度,发生破断失稳并诱发矿震和冲击地压灾害。据此建立了包含遗留煤柱整体失稳冲击倾向性指数和关键层极限跨距的“煤柱-关键层”结构失稳型矿震发生判别准则,并采用数值模拟和微震监测进行了验证。按照“有震无灾”的防治原则,提出了“煤柱-关键层”结构下工作面“减震-防冲”的技术措施,分析了工作面推采速度与大能量微震事件的关系,确立了降低工作面矿震能量...     

失稳冲击诱发连续矿震原因分析及解危措施

针对平煤八矿首次矿震显现特征和规律,重点分析了诱发原因、连续矿震原因和机理,结果表明:连续矿震主要原因是,在高应力叠加区域作业时破坏了戊组顶板,影响顶板极限承压能力,导致顶板承压失去平衡和稳定,失稳冲击诱发连续矿震.通过采取加强采区支护、变更工程设计和错时生产等解危措施,消除了冲击隐患,确保了煤矿安全生产.     

东滩矿弱化低位关键层治理矿震技术研究

针对坚硬顶板造成的矿震动力灾害问题,通过理论研究、数据分析等方法分析了东滩煤矿矿震发育特征.依据关键层理论,结合微震探测,确定了关键层位置,探讨了矿震防治技术原理,提出了煤矿井下分段水力压裂弱化减震技术,并开展了工程示范应用.结果表明:矿震灾害发生具有周期性,与周期来压呈现协同发生规律特征;矿震致灾能力阈值为5×103...     

关键层运动诱发矿震的SOS微震监测分析

为有效预防深部矿井综放工作面矿震事故的发生,采用SOS微震监测系统并结合数值模拟的手段对东滩煤矿1305工作面关键层运动诱发矿震活动进行研究。结果表明,可以依据微震事件的空间分布对关键层进行划分;开采1305工作面3#煤层引起关键层砂岩的破裂,其破裂过程诱导震源点先是在老顶积聚,后逐渐向上方岩层发展,等到开采后又再次降低到老顶附近;砂岩层对下部岩体的突然加载,将为冲击地压的发生创造必要的应力条件;冲击地压显现地点不一定就是矿震震源发生地点;矿震震源点集中分布在关键层垂直应力增高区附近。     

矿震诱发深井下山保护煤柱区冲击矿压研究

基于FLAC2D数值模拟软件对矿震扰动诱发深井下山煤柱区巷道冲击进行研究。结果表明:随着下山保护煤柱形成孤岛结构,矿震扰动下巷道围岩应力、位移及塑性区不断增加,越易发生冲击破坏;下山煤柱区高静载起主导作用,强动载只是诱发作用;通过现场矿震规律分析验证了结论的合理性。     

采空区上覆岩层垮落诱发矿震机理及预测方法

基于大面积采空区上覆岩层垮落灾害事故案例综合分析与研究,探讨了近年来出现的一种特殊矿山煤岩动力现象,即采空区顶板大面积垮落诱发矿震与气体动力冲击.通过分析论证了矿震发生前期的动力演变与时空尺度,应用能量转换与守恒理论,揭示出采空区矿震表征及动力冲击要素构成的时空关联尺度,提出将声发射监测技术作为矿震预报的基础与手段,并提出了运用线定位法对震源定位的基本原理.使用声发射监测系统对采空区顶板活动进行在线监测,为采空区矿震监测预报提供一种有效途径.     

采空区覆岩结构演化规律及其矿震致灾机理研究

以兖矿集团鲍店煤矿地质条件及开采现状为背景,依据关键层理论以及覆岩运动规律揭示矿震致灾机理,本文分别演示了沿煤层走向和倾斜方向上,工作面回采期间上覆岩层运动过程,分析了103上03（2）工作面矿震震源发生的原因,最后根据研究结果给出了矿震灾害防治措施。     

采空区下近距离煤层矿震规律研究

以采空区下近距离煤层为研究对象,对矿震、冲击地压等动力灾害在时间以及空间上的发生规律进行了研究,以实现对这类灾害,尤其是矿震灾害的监测预警和控制。     

基于矿震引发气体冲击灾害的模型

采空区大面积顶板瞬时一次冒落引发的矿震灾害,会产生强大的空气冲击,对工作面支护、运输设备及巷道等的破坏性很强,严重威胁着矿井安全生产和矿工的生命安全。文章对综放采场覆岩结构的形成条件进行分析,提出综放采场覆岩大、小结构的概念,探讨覆岩结构失稳引起的气体冲击灾害机理,并对回采完毕已密闭的采空区建立了相应的力学和数学模型。     

浅埋房式采空区下煤层长壁综采矿压规律研究

根据温家梁三号煤矿地质生产条件,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法,分析了浅埋房式采空区下综采长壁工作面矿压规律。结果表明:工作面充分采动后覆岩呈现冒落带与裂隙带的"两带"发育特征;在工作面来压期间出现顶板沿支架前方煤壁处切落现象,台阶下沉量高达1.0m,在地表形成断裂地堑。     

厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征

为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。     

相邻亚关键层破断对采场来压的影响分析

采用具有2层亚关键层的采场矿压模型，通过力学分析，给出相邻亚关键层破断对采场来压步距影响的计算公式，并用具体算例及其数值模拟说明了相邻亚关键层破断与采场矿压所受影响间的相互关系．     

强冲击大采高工作面关键层周期破断规律研究

为探究强冲击大采高工作面关键层周期破断规律,以内蒙古鄂尔多斯母杜柴登矿井30202工作面为例,采用即时加载带理论对上覆岩层进行了划分,在进行了钻孔揭露覆岩层位分析后,理论计算了坚硬砂岩组覆岩周期破断步距,结合微震监测数据分析了影响工作面冲击危险的关键层位。研究结果表明30202工作面上覆岩层中,中高位顶板周期破断对工作面冲击危险存在重要影响,中高位顶板周期性破断期间大能量事件频发,须做好工作面周期来压期间冲击地压防治安全技术措施。     

孤岛型边角煤柱工作面反弧形覆岩结构诱冲机理及其控制

为有效控制边角煤柱回收过程的冲击矿压灾害,根据三侧采空的孤岛型边角煤柱特点,采用理论分析和数值模拟方法,分析了上覆岩层结构特征及诱冲机理及其控制措施.研究得出：三侧采空的孤岛型边角煤柱工作面具有“T”形与“Γ" 形结构组成的反弧形覆岩结构,该结构使煤柱形成一环绕工作面的反弧形高应力和弹性能积聚区;回采过程中,“Γ" 形悬顶的周期性运动导致反弧形覆岩结构处于动态变化过程,动静应力综合作用对煤体稳定状态造成影响,是诱发冲击矿压的主要原因;提出了对沿空巷道实体煤侧实施卸压弱化、对窄煤柱侧实施支护强化的非对称控制对策,降低反弧形覆岩结构的影响,控制冲击危险。     

工作面端头三角区沿空巷道强矿压显现与应力转移分析

大同矿区同忻煤矿8105工作面5105沿空巷超前支护段矿压显现明显,来压强度大,巷道变形与单体支柱折损严重,严重影响了回采巷道的正常使用。在分析工作面沿空巷强矿压显现特征的基础上,得到了巷道强矿压主要影响因素,提出对工作面顶板进行双向应力转移以降低端头三角区集中应力的方法。研究表明:工作面端头双向支承压力将形成端部三角区高应力集中,对工作面沿空巷超前支护段的强矿压显现具有重要影响;采用改变形式的三参数威布尔函数对双向支承压力进行理论分析,得到了工作面端头三角区高应力大小及区域分布特征;提出了双向应力转移的方法,降低了沿空巷超前支护段围岩应力。现场实践中,通过对工作面5105沿空巷及顶回风巷顶板采取水压致裂技术后,工作面5105巷超前支护段强矿压显现得到明显改善,巷道变形量明显降低,保证了工作面的正常生产。     

大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究

为解决大采高综采工作面快速通过大断面空巷群,避免发生冒顶压架问题,以哈拉沟煤矿22311综采工作面过26条空巷群为研究对象,采用理论研究、数值模拟以及现场监测等方法,研究了综采工作面过空巷群期间空巷失稳机制及基本顶破断规律,模拟了综采工作面过空巷期间采用泵送支柱支护效果,监测了综采工作面过空巷期间顶板下沉量及压力情况,最终22311综采工作面安全顺利通过了26条大断面空巷群。研究表明:空巷失稳主要是由基本顶超前破断引起的,其次是由于空巷支护不足导致的,泵送支柱支护应具有可切割、大断面、高承载与让压变形特征。采用"泵送支柱+锚索+W钢带"联合支护方式,使支柱与顶底板围岩处于协同作用状态,可保证综采工作面安全通过大断面空巷群。     

屯兰矿22301工作面巷旁充填沿空留巷技术研究

针对屯兰矿22301工作面煤层、顶底板力学性质等生产地质条件,开展巷旁充填沿空留巷无煤柱开采技术研究,对于解决工作面通风、降低开采成本、减员增效等具有重要的意义。     

工作面上覆岩层蠕变活动对支架工作阻力的影响

针对工作面推进速度对支架工作阻力有较大影响的实际情况,特别是在工作面非生产期间,支架工作阻力并没有维持不变,而是在缓慢增阻,没有相关理论解释这种现象。对比岩石蠕变曲线和在非生产期间支架工作阻力曲线的相似性,通过岩石蠕变特性和理论模型,分析不同时期（检修、长时间停产）支架工作阻力“蠕变”特性,并以崔木煤矿21305工作面为研究对象,采用西原简化模型分析了支架阻力与时间的关系。研究结果表明：检修期间和长时间停产期间支架工作阻力与时间关系符合简化西原模型蠕变方程,且不同支架间拟合曲线具有较强的一致性,说明工作面非生产期间,顶板蠕变活动是影响支架工作阻力的主要因素之一;拟合曲线相关度较高,说明通过该理论利用已有数据可以较为准确预测支架工作阻力（在同一循环内）。研究结果解释了工作面推进速度影响支架工作阻力的原因。     

高地压矿井首采工作面矿压规律实测研究

郭屯煤矿属于高地压矿井,且首采1302综采工作面具有冲击地压现象。为了研究高地压条件下矿井首采面的矿压规律,对其矿压显现规律和冲击地压现象进行监测并加以分析,以便评价冲击地压条件下的支架适用性并提出有效的防治冲击地压措施。经过现场实测分析得出:工作面初次来压步距48.5m,周期来压步距24.5m,并且在开采1302首采工作面时,工作面内发生冲击地压的可能性较小。