深部煤矿强矿震震源参数分析及震源机制研究

我国煤炭资源开采逐渐走向深部，山东、内蒙等多个矿井大能量矿震频发，严重制约了煤矿的安全高效生产。对强震震源机制的解析是强矿震预警及防控的前提。通过深度剖析东滩煤矿63上06工作面回采过程中发生的27次强矿震事件，利用现场监测和理论分析手段对强矿震地震波形进行快速傅里叶变换(FFT)处理，采用Savage震源谱模型拟合获取拐角频率及低频位移幅值，分析强矿震震源参数间的关联性，揭示震源破裂尺度及破裂面产状特征。基于矩张量反演和破裂面产状计算，获取东滩煤矿强矿震震源机制解及破裂面产状，结果表明强矿震事件震源机制以剪切破坏为主、混合剪切破坏次之。煤层上覆厚硬岩层分别沿工作面推进方向及邻近采空区横向方向发生断裂错动，2种矿震诱发机制相互交叉、相互促进。煤层开采引起的上覆厚硬岩层剧烈运动及瞬时断裂从而释放大量应变能是导致强矿震事件频发的主要原因。     

深部采煤上覆关键层破断诱发矿震特征研究

随着煤炭开采深度的增加，强矿震频发，严重威胁着井下矿工和地面居民的安全，影响矿山生产力和开采效益。基于岩层运动关键层理论和矿震监测技术，研究东滩煤矿深部煤层开采过程中强矿震分布及演化规律，以及煤层开采导致上覆多关键层协同运移破断特征和诱发矿震的能量传播规律。结果表明，深部煤矿开采初期矿震大多集中在低位岩层，随着工作面的推进，矿震逐渐向高位岩层转移，高位厚硬岩层是强矿震的主要孕育、发生基地。深部煤层上覆往往孕育多层关键层，煤层采动易造成上覆多关键层协同断裂运动。随着破断岩层总厚度逐渐变大，岩层中积聚的弹性应变能被瞬间释放而诱发矿震。工作面回采后，关键层断裂一般会以“O-X”形式呈现，形成“O-X”型破断的范围由下向上逐渐增大，形成的破断结构亦有主亚之分。研究结果对类似条件下深部煤矿工作面的安全、高效开采具有借鉴意义。