微震监测系统在方山新井防突预警中的应用

随着开采深度的逐渐增大,平禹矿区发生煤与瓦斯突出事故的频率逐渐升高,给矿井安全生产带来了巨大隐患。为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性和可靠性,以微震系统为技术保障,方山新井建立了煤与瓦斯突出的预警机制。通过对11041综采工作面采动过程中微震事件的监测,指出开切眼和煤层厚度变化较大的地方应该作为防突工作的重点。     

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。     

微震监测技术在煤矿冲击地压预测中的应用

针对方山矿新井11041工作面存在的冲击地压预测难的问题,采用高精度微地震监测技术对冲击矿压的危险性进行正确的评价和预测预报。研究结果表明:工作面超前支承压力影响范围小于60 m,侧向支承压力分布峰值位置与煤壁距离大于12 m;基本顶初次垮落步距为18 m。煤矿微震监测系统可以对围岩应力进行实时动态监测,对保障工作面安全回采起到了一定的预警作用。     

突出矿井微震监测系统的研制与应用

为研制一种瓦斯突出早期预测报警系统,于1983年开始了对南威尔士赛恩赫德雷矿长壁工作面周围微震活动的监测研究工作。BV26工作面的监测工作于1986年12月开始,直至1987年该工作面停采。 监测结果表明:微震活动与工作面开采活动及在回风巷道中检测到的瓦斯涌出量之间存在着密切的关系;工作面应力释放主要发生在采煤机采煤期间,此后只有很小的残余应力释放;一周微震活动次数的累计值与产量之间有密切的关系。 通过对微震活动的波型进行分析,可对其中83％的微震活动按其主频率分为三类。对这几类微震活动的震源及其与开采活动之间的关系正在进行分析研究。 监测期间没有发生过突出,工作面煤结构基本正常。     

高河矿井综采工作面周期来压微震监测

利用微震监测系统,对高河矿井E1303综采工作面岩体进行微震监测,通过微震监测摸清了回采工作面周围岩体破坏规律与工作面周期来压关系,不仅为回采工作面周期来压提供一种预测预警方案,也为实现工作面高效安全生产提供技术保障。     

煤与瓦斯突出危险精准辨识理论方法与技术探索

针对我国煤与瓦斯突出频发、突出事故呈现新特征、突出预测方法和指标体系有待完善等现实问题,为了更好地指导突出预测与防治工作,以煤与瓦斯突出关键结构体致灾机理为指导,基于突出发生位置必须具备特殊的地质结构环境这一基本认识,提出了煤与瓦斯突出危险"层层递进-精准辨识"的理论方法,具体包括3个层次:采用物探和钻探相结合的手段,超前探测采掘工作面周围存在的异常地质结构;采用微震和瓦斯涌出实时监测相结合的方法,动态分析采掘扰动条件下采掘工作面前方煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征;采用随钻测定相关特征参数和预测指标的方法,进一步验证超前探测和实时监测的辨识结果。探索性工程试验表明:"超前探测地质结构异常-实时监测煤体突出危险性-随钻测定煤层瓦斯大小"相结合的突出危险辨识技术能够综合反映采掘工作面周围地质结构、煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征,促进了突出预测工作由点预测向面预测、由间断式向连续式、由接触式向接触-非接触式相结合的转变。通过进一步发展物探和钻探相结合的精细探测技术,引入大数据分析和机器学习算法等训练综合判识模型,开发以"超前探测异常地质结构,实时监测采掘工作面微震信号和瓦斯涌出时序变...     

采动应力和瓦斯涌出实时监测系统开发与应用

工作面瓦斯突出或涌出与采动应力变化密切相关,开发了工作面支架阻力、超前支承压力,以及瓦斯浓度的实时在线监测系统,实现了根据工作面动态应力的变化,对瓦斯突出或瓦斯涌出进行预测和预报,并进行了初步的应用。     

煤与瓦斯复合体受载变形破坏特征及微震-电荷感应规律

针对冲击地压-煤与瓦斯突出复合动力灾害预测手段欠缺、前兆信息监测方法不完善这一工程现状,利用自主研发的高频微震全波形实时监测系统和电荷感应监测系统开展了煤与瓦斯复合体受载变形破坏试验,分析了不同瓦斯压力下煤与瓦斯复合体变形破坏特征及微震信号和电荷感应信号显现规律的关系,以及瓦斯压力对3者的影响。结果表明:煤与瓦斯复合体变形破坏可分为3个阶段,即弹性阶段、屈服强化阶段和破坏阶段,随着瓦斯压力的增大,煤与瓦斯复合体的抗压强度、弹性模量和软化模量减小,冲击倾向性降低,弹性和屈服强化阶段持续时间缩短;煤与瓦斯复合体变形破坏过程中有微震信号和电荷感应信号产生,且两种信号的峰值振幅均出现在煤与瓦斯复合体的破坏阶段;随着瓦斯压力的增大,微震信号和电荷感应信号数量增加且越来越分散,振幅增大,峰值振幅对应的应力降速率增大,同时,微震信号峰值振幅所在波形的起始振幅增大,峰值振幅前移,且越来越接近起始振幅。煤与瓦斯复合体中瓦斯压力越大,越容易发生冲击地压-煤与瓦斯突出复合动力灾害,通过微震信号和电荷感应信号的监测能够在一定程度上判断复合体所处的变形破坏阶段,结合瓦斯压力大小可预判复合动力灾害的类型和危险性。     

坚硬顶板工作面冲击地压远近场联合监测预警技术

针对坚硬顶板和高应力的开采条件,提出了冲击地压远近场联合监测预警技术,采用ARAMISM/E微震监测系统进行远场监测,对工作面开采过程中微震事件的时空演化规律进行了分析,确定冲击地压预警指标值,建立联合指标对冲击地压进行预报。采用电磁辐射和煤体应力进行近场监测,确定工作面和两回采巷道电磁辐射强度预报值,结合煤体应力等值线的变化,对冲击危险性进行评价。应用实例表明采用冲击地压远近场联合监测预警技术后,成功预测了数次冲击地压,取得了较好的预测效果。     

基于微震在线监测的实时震源波速反演技术应用

为了提高冲击地压监测精度、监测范围和监测结果的时效性，基于微震在线监测的实时震源波速反演技术对综采工作面高应力区以及冲击危险区域进行探测。结果表明，高应力分布区域与大能量微震事件震源点位置基本一致，结合大能量微震事件发生前相应区域地音活动特征，验证了震源波速反演结果中应力集中区域与煤岩体中高应力分布区域基本吻合，实时震源波速反演对于探测煤层高应力区域分布规律具有较好的适用性，该技术可直观反馈工作区域应力场的变化。     

工作面过褶曲时微震活动规律研究

在煤矿的地质灾害构造中,褶曲构造是常常出现的,它是岩层在水平应力挤压下形成的,在高应力状态下褶曲内部聚集了大量的弹性能,当工作面过褶曲时,破坏了褶曲内部原来的应力状态,这必然导致矿震的发生。冲击矿压和矿山震动总是相伴而生,作为一种区域、实时、动态监测手段,微震监测技术用于预测预报冲击矿压等地质灾害乃至防灾减灾完全可行。结合山寨矿微震系统监测到的矿震数据,通过对褶曲的力学分析和对波形的时谱分析,研究了工作面在过褶曲时的矿震活动规律。     

基于瓦斯涌出量的煤体瓦斯解吸特性研究

为了实时动态分析煤体的瓦斯解吸特性,基于瓦斯解吸速度幂关系式提出了一个表征煤体瓦斯解吸特性的新参数n,在现有矿井安全监测监控系统的基础上构建煤体瓦斯涌出监测系统,可实时计算n值,分析工作面前方煤体的解吸特性,并在卧龙湖煤矿进行了现场验证。结果表明,煤体瓦斯涌出监测系统可计算出掘进面每天的n值,n曲线与传统的瓦斯解吸指标K1、Δh2曲线的变化趋势正好相反,指标n能够表征煤体瓦斯的解吸特性。通过对比K1的突出危险临界值,可得到n的突出危险临界值,为煤与瓦斯突出的工作面预测提供依据。     

矿井通风三维动态模拟系统在大佛寺矿应用

为了能够实时动态监测矿井通风系统中风速、风量、瓦斯等参数的变化,及时掌握通风系统的运行状态以及采掘工作面前方瓦斯分布规律,应用了一套专门用于矿井通风管理的通风三维动态模拟运行系统。通过该系统可以实现通风系统中各种参数的实时动态监测、通风网络优化及采掘工作面瓦斯的预测预报,提高了矿井的通风安全管理水平。     

张集煤矿突水危险域微震监测系统应用

依据张集煤矿1612A工作面的突水危险域及开采施工特点,优化提出了利用锚杆作为传导岩体破微裂信号介质,并采用锚杆焊接、锚固剂锚固螺栓等手段在瓦斯矿井合理安装微震监测传感器的方法,实现了对张集煤矿突水危险域的实时监控。利用实时波形数据及微震事件定位结果对该方法进行了验证。结果表明:工作面推进速度与监测得到的工作面顶底板微震事件定位结果相同,微震定位的底抽巷巷内异常点与现场抽水泵位置基本一致,验证了采用优化设计方法的合理性与准确性。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。     

基于微震监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

为得到综放工作面回采过程中瓦斯涌出的变化规律,在东瑞煤矿S2205综放工作面现场实测研究煤岩破坏的微震监测和瓦斯涌出.现场实测结果证明:在工作面前方微震事件随工作面的推进而不断增大,发生微震事件峰值的时间一般略早于工作面周期来压,但是出现瓦斯涌出量峰值的时间略晚于工作面周期来压,通过微震事件变化情况间接得到瓦斯涌出规律...     

综放工作面矿压显现与瓦斯涌出量的关系

为了研究综放工作面矿山压力显现对瓦斯涌出量的影响,以赵庄二号井1304综放工作面为工程背景,采用在线监测的方法,对工作面超前支承压力、顶板周期来压和瓦斯涌出量进行实时监测。通过分析实时监测数据得到:工作面前方煤体受支承压力作用发生破坏,煤体裂隙、渗透系数变大,导致工作面瓦斯浓度变大。工作面直接顶发生破断,前方煤体处于应力降低区,煤体裂隙扩张,部分吸附态瓦斯向游离态转变,增加了工作面瓦斯含量。工作面顶板来压发生在瓦斯涌出增大之前,一般周期来压1~2 d后出现瓦斯涌出量峰值。     

新集二矿底板水害微震实时监测研究

为了加强新集二矿带压开采条件下的底板水害监测,发挥微震实时、连续、全空间监测优势,构建新集二矿深部矿井微震监测系统,对回采过程进行实时监测.总结监测结果,对微震事件总体分布、时空运移规律进行分析,研究采矿活动与突水风险之间的关系.结果 表明,工作面回采期间底板150m范围内不存在隐伏导含水构造、裂隙薄弱带.工作面回呆期间构造未活化,回采过程无突水风险,保障了工作面安全回采.     

高强综放开采覆岩破断与瓦斯涌出微震响应规律及应用

为了解决高强度综放开采条件下的工作面卸压瓦斯治理问题,本文以王家岭矿12302综放工作面为研究对象,采用微震监测技术对工作面推进过程中产生的微震事件进行监测记录,配合工作面瓦斯涌出量监测,对工作面在推进过程中上覆岩层的破断情况和裂隙演化进行了分析,得出了微震事件发生与瓦斯涌出定量的表征关系,然后对工作面高位钻孔布置参数进行了调整,并对调整后的钻孔抽采效果进行了检验。研究结果表明：12302工作面周期来压步距在21 m左右,采动覆岩裂隙带主要分布在采空区顶板两侧,高度在55 m左右。工作面瓦斯涌出量和微震事件的频次呈线性相关,拟合公式为y=4.82+0.003 7x,可以根据此公式和监测所得的微震事件频次来预测工作面的瓦斯涌出量。调整布置参数后的高位钻孔瓦斯平均抽采浓度为7.9%和抽采纯量为1.16 m³/min,表明抽采效果较好。     

煤巷瓦斯涌出分形特征及其与突出预测指标的关系

为实时有效地对巷道工作面的煤与瓦斯突出危险性进行跟踪监测和预测,对巷道工作面掘进过程中的瓦斯涌出进行跟踪考察,对其时序性规律进行研究,并将研究成果与突出预测指标进行对比分析和验证。