微震和地音综合监测在冲击地压防治中的应用

在分析了微震和地音监测技术各自优势的基础上,结合ARAMIS M/E微震监测系统与ARES-5/E地音监测系统在华丰煤矿的应用效果,提出了综合微震和地音监测技术的冲击地压防治方法。理论分析表明,微震监测技术配合地音监测技术,不仅在时间上对冲击危险起到了即时预测,而且在空间上对冲击危险起到了从局部预测到区域预测的分级预测效果,还可以实现煤岩体破裂过程中能量从集聚至释放整个过程的全程监测。实践表明,ARES-5/E地音监测系统能够对冲击事件的发生起到提前预测;应用微震和地音综合监测技术,能够结合2种技术的优势,在冲击地压的防治中取得效果。     

冲击地压煤矿井上下微震联合监测技术北大核心

冲击地压煤矿普遍应用井下微震监测系统进行监测预警,但在单一近水平煤层或近直立煤层水平分层开采时,普遍存在由于井下微震台网高差不足导致垂直定位精度不理想的问题,无法有效分析确定冲击致灾关键岩层。以鄂尔多斯矿区某近水平冲击地压煤层开采工作面为例,理论分析了微震定位误差的“垂直高差效应”,研究提出了井上下微震联合监测技术,通过在地面布置专用井上微震拾震器,形成井上下微震监测台网,并在近水平煤层冲击地压矿井应用实践。研究表明:当井下微震传感器布置台网处于近水平状态时,由于垂直最大空隙角过大,造成震源垂直定位误差较大,是微震垂直定位精度不足的主要原因;以ARAMIS M/E微震监测系统为基础,增加ARP专用井上微震拾震器以增大z坐标差距,形成井上下联合监测台网,有效提高了微震监测高度及垂直定位精度。井上下微震联合监测技术在门克庆煤矿应用,揭示了诱发矿震的岩层层位与高度,提升了矿井解决矿震频发的技术水平及采取措施的针对性;红庆河煤矿应用井上下微震联合监测技术,确定了冲击致灾主控岩层层位与高度,揭示了高位厚层顶板冲击致灾性。     

基于ARAMIS M/E微震监测系统的冲击地压监测技术

介绍了采用ARAMIS M/E微震监测系统在3个不同条件的冲击地压矿井的实际应用情况。通过对微震发生频次、能量和空间分布等现象的分析,研究了3种条件下冲击地压发生的部分前兆规律,有效的指导了冲击地压的防治与解危。     

华丰煤矿地音监测防冲技术及实践

 煤矿深部开采矿井的主要灾害之一冲击地压,对矿井高产高效和人员、设备安全造直接威胁。为了进一步摸清冲击地压发生的前兆信息,基于ARES-5/E地音监测系统在国内煤矿的普及应用,介绍了该系统的监测预报原理、地音探测器的布置方式,研究了地音监测与微震监测、在冲击地压预报中的实时和短时预报的技术优势。通过对地音监测的监测结果数据统计分析,反映了煤岩体在采场采动、上覆岩层运动时,煤岩层的微破裂程度,遭到破坏的能量释放过程。监测结果表明：地音监测能够对冲击事件的发生起到提前预测的作用,地音监测技术的现场使用,以及与微震监测技术的联合应用,将成为冲击危险预测预报更行之有效的手段。     

应用微震监测技术对高应力集中区域的采动分析

三河尖煤矿是国内最为严重的冲击地压矿井之一,自1988年以来,至今先后发生过32次冲击地压。近年来引进了KJ20微震监测系统和SOS微震监测系统。通过双微震监测系统对矿震事件定位分析,可有效地采取冲击地压防治法案,降低了冲击危险性,避免了工作面停产和人员伤亡事故,从而到达冲击矿压预警,保证了矿井安全开采。     

微震监测在煤矿开采优化及灾害防治中的应用

微震监测技术是一种先进的动力灾害实时监测技术,目前在我国众多冲击地压矿井得到应用,但其主要用于动载、矿震的监测,作用并没有得到充分的发挥。针对这一问题,通过成功实例研究了微震监测技术在煤矿开采优化及灾害防治中的应用,研究结果表明,微震监测可以为工作面开采确定合理的推进度,以此来控制围岩活动及矿压显现;微震事件的分布从一定程度上揭示了工作面煤岩破裂范围及应力分布特征.为卸压过程、支护设计以及煤柱留设等工程提供了准确的指导依据;应用微震6值、η值、M_m值评价冲击危险取得了较好的效果。     

微震监测系统监测精度与可靠性分析

介绍了波兰ARAMIS M／E微震监测系统在华丰煤矿冲击地压防治中的应用,通过矿震事件具体定位和定点放炮,分析了微震监测系统监测精度与可靠性。应用结果表明：该系统在三维空间定位精度高,平面定位误差小于20m,垂直定位误差小于15m,符合系统定位要求。系统能通过监测数据对采煤工作面冲击地压危险程度进行评估,评价出工作面每天的冲击地压危险程度,为矿井进行冲击地压预测预报提供科学依据。     

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。     

微震监测系统在跃进煤矿的应用

本文通过对义煤集团跃进煤矿23区23130工作面微震系统的应用情况分析,总结了在冲击地压矿井利用微震监测冲击地压发生情况的规律,为矿井安全、高效生产奠定基础,同时也可以为其他兄弟矿井微震系统的应用提供参考。     

集贤煤矿深部开采强冲击危险煤层冲击地压防治技术

为了有效防治强冲击危险煤层的冲击地压灾害,在系统分析冲击地压影响因素的基础上,总结了集贤煤矿9#煤层冲击地压的发生特征,进而确定了以微震监测技术为基础,包括爆破强制放顶、浅孔爆破卸压、加强超前支护和煤层注水等技术措施的冲击地压综合防治技术,有效降低了集贤煤矿冲击地压发生的频率和危害,确保了矿井的安全高效开采。     

微震监测技术在矿井水害防治中的研究进展

微震监测技术在矿井水害防治和预测预报中,已成为不可或缺的一种技术手段,对于确保矿山安全生产发挥了重要作用。微震监测技术作为一种间接、无损、实时、连续的地球物理方法,已经被写入《煤矿防治水细则》（2018版）。首先阐述了微震监测技术在矿井水害防治中的应用原理;然后讨论了微震探查地下水强径流带、导水通道（裂隙、断层和陷落柱）、突水通道、浆液扩散过程和采空区未知水体突水的可行性及预测预报规律,通过将人工扰动（如井下钻孔放水、注浆、采掘等）过程中产生的微震事件与音频电透视、瞬变电磁、应力场、瓦斯监测、钻屑量、声电磁、渗流、岩石损伤等场理论进行多场耦合分析和相互验证,分析了对矿井水害进行主动监测和预测预报的可行性;最后对现阶段微震监测技术在矿井水害防治方面的优势和局限性进行了分析,认为科学布置监测网络,优化定位算法,准确分析煤、岩、水活动规律,实现多场耦合,研究煤岩体微震活动性前兆规律,是微震监测技术在矿井水害防治领域的应用研究趋势。     

计算机技术在煤矿安全生产中应用

煤矿安全生产是矿山工作重中之重。矿井生产过程中"顶板、水、火、瓦斯、冲击地压"等灾害威胁着井下工人的生命安全。计算机技术引入到煤矿生产中,提高了煤矿生产效率,保障了井下煤矿工人人身安全。文章提出了井下人员定位的计算机监控系统,具有重要的应用价值。     

岩爆的复合能量动力学机理

发生岩爆受多种复杂因素控制。如何从其现场实录出发,寻找其本质,是一个极其困难的工作。通过对各种岩爆能量机理分析,提出了基于复合能量为根本的岩体快速破裂后能量叠加引起工程围岩体动力破坏的岩爆发生机理。依据岩体裂纹快速起裂的能量判据,分析了裂纹开裂、扩展、贯通到煤岩运动的准静态到动态的过程。从岩体卸荷、流变的特性出发,阐述了基于复合能量条件下的止裂技术在应用于防治岩爆时的理论基础。     

煤矿冲击地压扰动响应失稳理论及应用

针对煤矿冲击地压问题,对扰动响应失稳理论展开研究,使其从机理、预测和防治方面形成一个完整体系。提出了煤岩体变形系统控制量、扰动量和响应量的概念,分析了冲击地压扰动响应的失稳机理及条件,认为冲击地压是煤岩变形系统在扰动下响应趋于无限大而发生的失稳,若系统处于非稳定平衡状态,则无论扰动增量大小,都会导致系统失稳。严格按扰动响应失稳理论导出了圆形巷道发生冲击地压的解析解,并得到煤岩变形系统扰动量、响应量存在临界指标,临界指标由控制量决定。从控制量、扰动量和响应量的角度对冲击地压的监测和防治进行了叙述,采动应力监测等是针对扰动量的监测,钻屑法、微震法等是针对响应量的监测,合理开采布局、开采保护层、合理留设煤柱、断顶等是针对扰动量的防治,煤层钻孔、注水、爆破、加强支护等是针对控制量的防治。     

复合爆破卸压技术在煤矿防治冲击地压中的应用研究

采用多种爆破卸压解危技术的复合应用,对冲击地压矿井的冲击危险区域实施立体卸压爆破技术进行解危,从而使巷道高应力得以合理释放或向深部转移,达到降低冲击发生的可能性或有条件的诱发冲击地压的目的,降低了巷道局部高应力集中和微震事件发生的频率,为矿井安全生产提供了技术保障。     

对冲击矿压的预测和治理

随着我国煤炭资源向深部发展,开采中出现的各种技术问题日趋严重。其中,最显著的是巷道变形严重,冲击矿压发生的比例逐渐增加,给我国的煤矿安全生产带来了巨大的灾害。因此,对冲击矿压的预测和治理对我国现代化煤矿的安全生产起到不可估量的作用。     

深井区段煤柱冲击地压静载荷探测及综合防控技术

针对郓城煤矿1301工作面临空80m区段煤柱冲击地压防控难题,分析了区段煤柱冲击地压发生的主导因素,采用震波CT原位探测技术评价区段煤柱冲击危险性,制定了综合防治方案并进行现场应用。结果表明：80m区段煤柱冲击地压载荷源为高自重应力、强构造应力与采空区侧向支承压力叠加而成的静载荷|基于静载荷探测的震波CT原位评价技术揭示区段煤柱测区内冲击危险指数C=0.5～0.7,具有中等冲击危险|巷帮大直径钻孔强预卸压可转移高应力、改变煤层积聚弹性能的条件,巷道全断面支护加固来增强围岩的整体抗冲能力,确定合理推进度降低开采扰动,综合监测预警确定动态冲击危险区并及时卸压解危,现场应用表明防治效果明显。     

临空留巷底板冲击地压启动区判定与分步防治技术

以山西余吾煤业N2105工作面回采过程中临空留巷底板冲击地压为工程背景,理论分析底板冲击地压可能的冲击启动区及主导应力源,采用数值模拟追踪煤层开挖后侧向煤柱及留巷围岩各向应力、位移的演化过程,建立采空区影响下留巷底板水平应力演化模型并进行验证。基于临空留巷底板冲击地压主导力源判定及能量传递过程分析,提出该类底板冲击地压分步防治关键技术,并进行现场应用。结果表明:煤层开挖后中,临空留巷底板在破坏深度范围内存在"卸压通道"机制,临空煤柱垂直应力不断增长的同时,留巷底板水平应力通过"卸压通道"释放,释放程度与该通道宽度呈正相关。临空煤柱帮内弹性核区为留巷底板冲击地压的冲击启动区,其不断增长的垂直应力为主导载荷源,而非留巷底板水平应力。为阻止该类底板冲击地压发生启动,关键在于削弱采空区侧向顶板压力传递作用及煤柱弹性能积聚水平,弱化留巷底板只能缓和冲击显现强度,非对称支护对留巷围岩变形破坏特征的适应性更强。     

高峰矿区深井岩爆预测

结合国内外岩爆研究进展与现状，阐述了矿井岩爆研究基本思路、岩爆区域必备条件、矿井岩爆类别、高峰深井岩爆预测基本格局，提出了高峰矿礁灰岩体岩爆触发预测的基本方案。     

岩爆孕育发生过程中的微震活动规律研究

为提高采用微震监测技术预报岩爆的准确率,基于最小耗能原理,通过理论分析,花岗岩室内试验和数值分析等方法,揭示了岩爆的孕育发生机理,提出了岩爆发生的准则,建立了岩爆的孕育发生过程的本构方程,探讨了由声发射频次确定的损伤演化曲线与岩爆的损伤演化曲线之间的关系,揭示了应力、能量积累转移与微震活动空间分布规律之间的内在联系.研究结果表明:岩爆的孕育过程是以损伤耗散为主的储能过程,发生过程是以塑性耗散和弹性能释放为主的能量释放过程;同时满足裂纹扩展完成准则和极限储能准则时发生岩爆;由声发射频次确定的损伤演化曲线与岩爆的损伤演化曲线有很好的一致性;通过监测微震活动空间分布规律可揭示岩爆孕育发生过程中应力和能量分布情况,为建立岩爆预报模型提供依据.