综放面覆岩运动诱发冲击矿压机制研究

 基于砌体梁理论提出综放面覆岩运动的双向发展模式,分析综放面冲击矿压的能量来源和力源,利用微震监测技术对综放面覆岩运动的矿震效应进行监测。结果表明：覆岩运动的矿震活动呈周期性,冲击发生前矿震能量持续增大,冲击发生时达最大值,之后产生突降;冲击发生前,矿震频次先增大后有一定程度减小,冲击发生在频次下降沿,之后急剧下降;平均标高能够反映覆岩运动的空间形态,冲击发生前,平均标高逐渐增大,冲击发生或临近发生时,达到最大值,之后产生突降;矿震活动周期内,矿震空间分布先逐渐向上层位发展,冲击发生前,矿震空间分布达到最大值,工作面近距离岩层矿震活动强烈。指出综放面冲击矿压主要发生在覆岩运动下发展过程,可通过覆岩运动上发展过程的监测预防冲击矿压。     

坚硬顶板岩层破断诱发微震的功率谱特征

利用Matlab信号分析软件,采用具有统计特性的功率谱估计方法,对大同忻州窑煤矿8929工作面顶板破断过程的微震信号进行处理和分析,结果表明:坚硬顶板破断前功率谱值降低,破断时功率谱值达到最大值,破断之后,信号主频向高频段移动,功率谱值降低;并非所有的确定出震源位置的台站,其监测到的微震数据都能准确地描述出顶板破断前后的功率谱特征,应选取顶板破断时功率谱值最大且离震源最近的台站作为顶板破断分析的主要台站。利用上述规律,可以对坚硬顶板破断的过程进行有效的评价和预测。     

遗留煤柱影响区域微震活动规律研究

 摘要：遗留煤柱影响区域易形成应力叠加,煤柱下方工作面冲击危险性较正常回采期间一般有所升高。基于SOS微震监测系统监测桃山煤矿工作面通过煤柱影响区域的微震活动,分析了微震空间分布规律,能量、频次变化规律以及震动信号频谱特征。研究结果表明：（1）工作面过煤柱影响区域,震动能量、频次均有显著提高,强矿震发生在微震活动持续增强或急剧下降阶段;（2）冲击矿压主震信号较前兆信号有主频低,振幅大,速度快,衰减慢等特征。研究成果为评价煤柱影响区域冲击矿压危险性提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。     

采动诱发断层活化的微震活动规律研究

研究了采动诱发断层活化过程,提出了断层活化过程的4个阶段;结合现场微震监测,分析了微震平面分布、能量与频次随工作面推进度的变化规律以及断层区域微震信号波形特征。研究结果表明:断层活化过程释放能量较大,围岩弹性粘滑振荡过程是能量释放的最主要阶段,围岩塑性粘滑失效过程中产生震动的频次低、能量小,为弹性能积累阶段,微震信号呈持续时间长、频率低、振幅小、衰减慢的波形特征。研究成果为受断层影响的矿井评价断层危险性与预测断层活化导致的冲击矿压提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。     

冲击危险区卸压减震开采机理的相似模拟

为了提高冲击危险煤层的开采安全和生产效率,研究了冲击危险性煤层卸压减震的解放开采机理。依据相似理论,以济宁三号煤矿十二采区地质开采条件为基础,进行了解放层开采的相似材料模拟试验研究。试验结果表明:解放开采对被解放层及其上下方岩体的应力集中水平及能量积聚程度均在一定程度上得到弱化;解放层下方煤岩层向采空区膨胀变形,形成解放带,解放层上覆顶板垮落压实后,对被解放层变形、破坏有所减缓;解放层采空区形成人造"松散破碎弱结构",可充分吸收顶板震源能量,对下方煤层开采起到了减震解放作用。这一机理在冲击矿压防治工程实践中得到了验证。     

采动煤岩不同破裂模式下的能量辐射与应力降特征

理论比较分析煤岩在剪切、拉伸等破裂模式下的应力降、应变能释放及震动能量辐射特征,揭示采动煤岩不同破裂模式下的冲击危险差异.研究表明,煤岩破裂失稳释放的应变能随其破裂尺度的增大而增大,且在相同破裂尺度下,煤岩剪切破裂释放的能量和产生的应力降远大于在拉伸破裂下的能量释放和应力降大小.在能量释放相同时,震源破裂尺度随其单轴抗...     

上解放层开采解放作用机理数值模拟研究

为实现大埋深冲击矿压煤层的安全高效回采,依据济三煤矿十二采区工作面地质条件及开采参数,对上解放层工作面开采过程中围岩的应力、变形规律进行数值分析及地应力的现场实测分析。研究结果表明:开采解放层会改变被解放层原岩应力分布状态;开采解放层破坏顶底板岩层结构,提前释放高位岩体弹性能,改善被解放层开采中能量积聚与释放的空间分布状况;随解放层工作面的推进,下方被解放层应力会经历采前应力升高、采后应力降低和应力逐渐稳定3个阶段;数值分析结果和现场测定卸压效果基本吻合。研究成果为工作面开采布置提供借鉴,具有一定的理论意义与实用价值。     

微震信号随能量的变化特征——以张小楼井为例

微震信号能反映煤岩体损伤破坏程度,可作为冲击矿压监测及预警依据。基于快速傅立叶变换对微震信号进行时域与频域转换分析,揭示了不同能量级别微震信号及频谱特征差异。研究表明:不同能级下的微震信号波形和频谱特征存在较大差异,高能量矿震信号振幅较大,频率较低,且分布相对集中,震动持续时间长,衰减较慢。研究不同能量级别的微震信号频谱特征为深入揭示冲击矿压能量释放机理提供了参考。     

桃山煤矿SOS微震监测系统建设及应用研究

介绍了16通道SOS微震监测系统的组成、工作原理、台网布置以及监测信息后处理,将该系统应用于桃山煤矿冲击地压监测预报,结果表明,SOS微震监测系统监测质量较好,能够对能量大于26J的矿震准确定位和能量计算,同时认为,强矿震往往出现在矿震能量、次数持续攀升或持续下降的阶段。     

不同侧压系数对动载诱发巷道底板冲击的影响

为了探讨侧压系数对动载诱发特厚煤层巷道底板冲击的影响,使用岩体力学和FLAC2D有限差分数值模拟软件研究了不同侧压系数作用下应力波诱发特厚煤层巷道底板冲击的动态响应规律及显现过程.研究表明,动力扰动的作用是使处于极限应力下的煤体应力增加并打破平衡状态从而诱发底板冲击;动载作用下,随着侧压系数的增加巷道底板的临界水平应力值和最大应力差呈线性增加,底板最大垂直位移在λ＜2.0期间呈非线性增加,在λ＞2.0后出现微降,说明底板失稳难易程度与底板冲击显现强度不完全呈正相关;底板冲击的显现过程是底板的水平应力瞬间达到临界水平应力,底板塑性破坏区域扩大,致使弹性能瞬间释放,最终导致底板垂直位移发生突然增大产生冲击.研究成果为探索底板冲击机理及防治提供借鉴.