基于微震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法

煤岩体应力调整和破裂伴随弹性能的聚散并向外辐射震动波,通过震动波的能量特性可描述煤岩体的累积损伤以及弹性能集聚,综合两者可用于冲击地压危险的预测。研究了微震震动波的能量衰减规律,特别讨论了大尺度破裂下震动波能量对震源能量、半径、能量衰减系数以及受载点距震源距离的衰减响应规律,以甘肃某矿250106-1工作面微震实测数据为基础统计分析了不同震源能级的能量衰减系数分布规律;提出了基于震动波损伤效应的静载强度指标?_s以及描述弹性能集聚程度的动载强度指标?_d,基于动静载叠加原理构建了冲击危险的综合预测指标?_sd,并进行了预测实例分析。结果表明：250106-1工作面24起冲击事件统计结果说明其工作面超前300 m临空回采巷道为冲击发生的高风险区域;震源能量、半径、受载点距震源的距离对能量衰减的影响较大,而能量衰减系数的影响相对较小;预测实例分析结果表明?_s对冲击显现区域的预测效果较好,而对大能量事件的预测效能较低;?_d仅可对部分大能量事件进行预测,同时预测的冲击危险区域较广,侧面降低了...     

邻空侧不规则遗留煤柱区巷道掘进冲击地压防治技术

针对徐庄煤矿7313材料道邻空侧不规则遗留煤柱区巷道掘进期间强矿震频发,冲击危险性高的现象,基于微震现场实测及理论分析确定了强矿震事件发生时间、能量大小及空间位置,得出不规则遗留煤柱区、厚硬覆岩层、采掘扰动、掘进速度等因素是诱发掘进期间强矿震频发的主导因素。结合7313材料道地质赋存条件、掘进技术条件,针对性制定巷道迎头顶板深孔爆破、巷帮加密钻孔卸压及控制掘进速度的掘进巷道冲击地压综合性防治措施。微震实测结果表明防治措施有效降低了邻空侧不规则煤柱区掘进巷道强矿震的产生。     

深井巨厚覆岩邻空采动强矿震孕育发生机理

矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征,研究了工作面实体煤阶段向邻空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律,揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层邻空采动强矿震孕育发生机理。结果表明：综放工作面实体煤回采阶段,白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生,地表沉降稳定,沉降量最大为0.23 m;邻空回采阶段,裂隙发育高度最大至煤层上方444.8 m处白垩系巨厚覆岩,强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降,强矿震发生前地表最大沉降量快速增加,较1个月前监测最大沉降量增大超60%,表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源,强矿震扰动作用下,巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7 m,与工作面实际推进度基本吻合,佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发;巨厚覆岩破断厚度增大,其初次破断步距增幅逐渐变缓;工作面面长增大,巨厚覆岩初次破断步距线性增长,巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为...     

基于微震数据评价的顶板深孔爆破卸压效果分析

针对红庆河煤矿宽煤柱弱胶结厚层顶板破断引起大能量矿震频发的现象,采用理论分析、微震监测及现场试验的方法确定了大能量矿震发生及顶板深孔爆破卸压的层位,提出了卸压爆破孔装药量为2.5 kg/m的走向扇形布置和装药量为4 kg/m的倾向扇形布置2种方案。运用井下现场与地面微震系统相结合的监测方式,准确定位了顶板深孔爆破震动诱发的微震信号,并通过微震系统所监测的指标对2种方案顶板爆破卸压效果进行了对比分析。结果表明:走向扇形布置顶板爆破主要诱发能量在1.0×10~3～1.0×10~4J的微震事件,倾向扇形布置主要诱发能量1.0×10~4J以上的微震事件。从每公斤炸药诱发能量指标可以发现:在走向扇形布置方案中,工作面超前支承压力影响范围内的爆破诱发能量有所升高,但上升幅度不大;在倾向扇形布置方案中,工作面侧顶板爆破诱发能量相较于煤柱侧有所提高,增幅约为6.3%;倾向扇形布置方案顶板深孔爆破每公斤炸药诱发能量约为走向扇形布置的3倍。结合红庆河煤矿402工作面现场实际情况,确定了超前工作面450 m以外的倾向扇形布置方案的有效性和可行性,验证了采用倾向扇形布置能取得更好的爆破卸压效果。工作面回采期间的微震定位结果进一步表明:无论采用走向扇形布置还是倾向扇形布置实施顶板深孔卸压爆破,均能起到很好的顶板爆破卸压效果。     

冲击地压频发区矿震破裂机制与震源参量响应规律

矿震是冲击地压孕育及诱发的重要影响因素,研究矿震震源破裂机制对完善冲击地压致灾机理至关重要.为有效分析矿震震源破裂机制与震源参量响应特征,基于相对矩张量反演原理提出以震源群为单位反演矿震震源机制,并针对煤矿应用背景构建了反演矩阵,推导了反演所需最低射线数与震源数条件,优化了矿震震源破裂类型判识方法,提高了反演精度与效率...     

高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究

矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动，鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组，巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震，研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论，结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术，研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征，揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明，综放实体煤回采阶段，采空区面积较小，低位顶板垮落较为迅速，顶板破断角64°～72°，高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生，地表下沉量较小；邻空回采阶段，顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展，巨厚覆岩层产生裂隙，巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加，并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高，推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时，巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件，开始出现强矿震事件；并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为：随采空区面积增加，顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层，该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结...     

覆岩厚度变化应力异常机制及冲击矿压诱发机理

顶板覆岩结构是影响煤矿冲击矿压发生的主要因素之一，在坚硬覆岩厚度变化区也容易诱发冲击矿压，这一现象在内蒙深部矿区逐渐凸显。基于弹性力学理论分析了覆岩厚度变化区煤层应力异常的力学机制，采用FLAC3D数值模拟方法研究了覆岩厚度变化对煤层应力分布特征和能量演化的影响规律，揭示了坚硬覆岩厚度变化区煤层开采诱发冲击矿压的机理。研究结果表明：坚硬覆岩较厚区的构造应力比较薄区大，覆岩厚度变化越大或覆岩性质差异越大，构造应力变化越大；工作面在覆岩厚度变化区开采时，受超前支承压力与突变的构造应力叠加影响，覆岩厚度变化区至较厚区应力集中程度较大，该区域积聚的弹性能主要向工作面前方巷道释放，冲击矿压危险更大。两例覆岩厚度变化区工程案例分析表明，在坚硬覆岩厚度变化区及变化区向较厚区过渡时微震事件分布较多，能量释放剧烈，巷道破坏明显，与理论分析较为吻合。     

物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法

煤矿智能化建设的大背景下，如何高效的从冲击地压海量监测数据提取有效信息与提高预测预警准确率是未来的研究重点与难点。为解决目前基于物理指标冲击地压预测方法泛化能力较差、对海量数据特征挖掘不充分的困境，结合深度学习技术，初步尝试建立了物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法。以陕西彬长矿区某强冲击危险工作面为背景，分析了多次大能量事件发生前物理指标的变化特征，并统计剖析了仅使用物理指标驱动的冲击地压危险预测指标的短板与不足；提出采用物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法，预测模型包括数据预处理、特征提取以及预警模型构建3个模块，数据预处理将原有微震监测数据处理为具有特定时间窗的前兆模式序列，特征提取主要包括基于物理指标的显式特征以及基于卷积神经网络的数据隐式特征提取，提出基于注意力机制的显式特征和隐式特征的深度融合方法，并通过全连接网络实现预测模型分类，实现对不同冲击危险等级的大能量事件进行预测。模型测试结果表明：预测时长为未来1 d、未来2 d以及未来3 d时预测F1分别可达0.956、0.950以及0.854，现场可根据需求选用预测时长；工程应用时模型可对大能量事件准...