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    • 論文
    主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

    微震監測技術系列成果

    來源:煤田地質與勘探

    微震監測技術是一門應用領域較廣的地球物理實時監測技術,應用涉及公路鐵路交通、水電工程、能源儲備、礦山資源開發、核設施安全監測等諸多領域。在煤礦災害防治領域,微震監測技術已成為煤礦安全生產中的災害實時監測預警手段之一,如沖擊地壓、頂板“三帶”發育高度、底板破壞深度、煤(巖)與瓦斯突出前兆等的實時監測預報,以及煤礦被困人員位置的輔助定位和小煤窯非法超層越界開采監測等?,F整理出《煤田地質與勘探》刊發的微震監測技術成果,供大家學習參考。

    行業視野

    地質

    類別

    44個

    關鍵詞

    32位

    專家

    10篇

    論文

    3655IP

    點擊量

    1630次

    下載量
    • 作者(Author): 田雨桐, 張平松, 吳榮新, 劉暢

      摘要:采動條件下斷層活化易于誘發沖擊地壓、底板突水等動力地質災害,如何對采場斷層活化引起的一系列動力地質災害開展超前防治預警,一直是煤礦安全開采面臨的科學技術難題。從數值模擬、相似物理模擬及現場測試三個方面,概述國內外采場斷層活化方面的研究現狀;圍繞斷層活化的監測預警方法,包括微震監測技術、聲發射技術、視電阻率監測技術、光纖監測技術、注水試驗等,從方法原理、研究現狀、技術特點等方面對現有的主要測試與評價方法進行了總結;結合當前國內斷層復雜區的煤炭資源開采,重點分析斷層活化誘發的幾類典型動力地質災害形成機制及其內在聯系;當前,對于采動誘發下的斷層活化多維多尺度全程精細化監測技術等研究工作仍然不足,基于煤礦開采精準化、智能化需求,指出斷層復雜區煤層開采研究應向多場耦合、精細化模型構建、多手段綜合探查、智能預警等方向發展。認為通過進一步開展斷層活化的基礎理論、精細化模擬、多維多場多尺度監測預警的技術系統研究,可為煤礦智能化引領下的礦井地質保障工作提供堅實基礎。
    • 作者(Author): 侯恩科, 范繼超, 謝曉深, 龍天文, 張喚蘭, 王建輝, 樊志剛

      摘要:導水裂隙帶發育高度是礦井水害預測的重要技術參數之一。以彬長礦區文家坡煤礦4103工作面為研究對象,利用井–地聯合微震監測技術對頂板導水裂隙帶發育特征進行研究。研究結果表明:深埋煤層開采時,微震事件超前工作面回采位置發育,超前影響角最大為35°,最小為28°;斷層的存在降低了覆巖穩定性,相較于正?;鶐r,更易在回采影響下發生應力集中和破壞;斷層加大了微震事件發生的超前距,而采空區則使微震事件的高密度區向其所在部位發生偏移,加劇覆巖破壞程度,增大導水裂隙帶發育高度;垂向上,4103工作面監測區內的微震事件高密度區域主要集中在高程+400~+520 m,結合微震事件數量和能量分布特征,判定4103工作面垮落帶發育高度為50 m,垮采比13.16,導水裂隙帶發育高度為117 m,裂采比為30.79。該成果可為彬長礦區類似煤礦深埋煤層頂板導水裂隙帶發育高度研究及頂板水防治提供重要依據。
    • 作者(Author): 段建華

      摘要:底板巖溶水害是華北型煤田較為普遍存在的問題,因其具有隱蔽性、突發性的特點,防治水工作面臨巨大的問題和挑戰,因此,底板突水監測預警已成為煤礦安全生產過程中的必要措施。底板水害的形成和發生都有一個從孕育、發展到發生的演變過程,在此過程的不同階段,底板裂隙、巖層視電阻率等均會釋放出對應的突水征兆,及時、準確、有效地采集這些信息,根據這些信息判別突水過程中的具體水文地質特征,為建立突水監測系統奠定了基礎。根據突水三要素,在葛泉煤礦東井11916工作面,利用井–地–孔微震監測技術和視電阻率監測技術構建了底板突水綜合監測系統,對引起突水的導水通道和水源2個要素進行實時監測。監測結果表明:正常情況下,11916工作面回采過程中底板破壞深度為20~25 m,但是在2019年9月14日工作面推進到中間巷道時,運料巷和中間巷來自頂板的壓力對底板破壞的疊加作用,以及附近的陷落柱原有破裂,致使該位置底板破壞深度加大,達到30~35 m,底板本溪灰巖水通過導水通道進入運料巷,底板出水2 m3/h,從視電阻率監測結果中不難發現1個低阻異常體從底板下逐步向上發育的過程。利用井–地–孔微震監測技術和視電阻率監測技術構建的底板突水綜合監測系統能夠捕捉到底板突水征兆,對于預測重特大水害事故的發生具有重要意義和實用價值。
    • 作者(Author): 段建華, 閆文超, 南漢晨, 張慶慶, 樊鑫

      摘要:準確預測底板采動破壞深度是承壓水上采煤底板水害防治中的一個關鍵問題,對于防治水方案的制定至關重要。根據山西保德煤礦的地質特征與工作面布置特點,采用高精度井–孔聯合微震監測技術,對81307工作面底板破壞深度開展實時監測。利用錘擊方法,標定了定位參數,驗證了定位精度,確保微震監測系統的定位精度能夠滿足防治水要求,監測期間工作面回采600 m。監測結果表明:底板破壞深度為30 m,其中在81308二號回風順槽下方破壞較深,81307一號回風順槽下方破壞只有15 m,工作面超前破壞距離為25 m,監測結果與相鄰工作面利用壓水試驗測量的底板破壞深度一致。研究表明,井–孔聯合微震監測技術可以獲得工作面底板破壞深度及其空間分布特征,更好地為煤礦防治水服務。
    • 作者(Author): 趙春虎

      摘要:針對孤島工作面煤層開采底板損傷問題,以河北葛泉煤礦11913孤島工作面為研究對象,采用微震方法分析其底板破壞深度;并通過數值模擬對首采、跳采及孤島3種工作面回采過程中圍巖采動應力與底板破壞的規律進行了對比分析。微震測試結果顯示11913工作面回采過程中微震事件主要發生在下巷,識別出工作面最大破壞深度20~25m;基于COMSOL的11912首采、11914跳采及11913孤島3個工作面數值模擬結果顯示,11912首采與11914跳采條件下煤柱地應力集中狀態變化不大,最大破壞深度小于11.56m,僅發育至工作面底板的注漿改造層內部,而11913孤島回采條件下,受到重復采動影響,工作面兩側煤柱應力集中狀態驟增,最大破壞深度劇增至23m,已發育至煤層底板的本溪組灰巖含水層。研究結果對于華北型煤田下組煤層開采底板破壞規律分析與不同類型工作面回采條件下底板水害防治有一定的參考價值。
    • 作者(Author): 王云宏, 王保利, 段建華

      摘要:針對傳統基于走時微震定位方法存在的定位精度依賴于走時精度問題,提出了改進定位目標函數的差分進化微震定位方法?;趥鹘y微震P波走時定位方法,在定位目標函數中加入了誤差加權系數,通過降低初至拾取精度低的微震信號道對定位誤差的影響,減弱了初至拾取精度對微震定位的影響;利用差分進化算法,通過種群初始化、變異、交叉和選擇等操作,求解改進的微震定位目標函數,實現微震定位;對模型數據和實測數據進行試處理,結果表明:改進的目標函數能明顯降低誤差較大分量對總誤差的貢獻;提出的改進定位目標函數的差分進化微震定位方法,在部分微震信號道走時拾取誤差較大甚至錯誤的情況下,能很大程度減弱拾取誤差對定位精度的影響,可以獲得較好的定位結果。
    • 作者(Author): 張永成, 郝海金, 李兵, 劉亮亮, 徐云

      摘要:為有效地指導煤層氣水平井壓裂工程,評價壓裂施工效果,提出將微地震成像裂縫監測技術應用于煤層氣水平井壓裂施工中。利用微地震成像監測煤層氣水平井裂縫延伸的方位、縫長及縫高,分析裂縫雙翼不對稱發育原因。以沁水盆地寺河區塊為例,將水平井和同規模、同層位垂直井的裂縫監測結果進行對比分析,結果顯示,因布井方位及施工工藝影響,水平井壓裂液濾失量大、易產生多裂縫,且裂縫延伸距離相對較短。指出后續水平井布井應考慮水平段軸線與最小主應力方向平行,增大壓裂設計規模和壓裂級數,以保證煤層氣水平井高效開發。
    • 作者(Author): 張宏偉, 曹煜, 朱峰, 邵凌峰

      摘要:以忻州窯礦8939工作面為工程背景,運用彈性板理論分析堅硬頂板破斷期間釋放的彈性能量值,并利用FLAC3D數值模擬劃分工作面回采期間的高應力區域,同時根據分形理論分析微震事件的時間分布、空間分布與沖擊地壓的內部關聯。研究結果表明:堅硬頂板斷裂前,懸露頂板由于旋轉下沉不斷對工作面前方煤體緩慢加載,由于過程緩慢,應力與能量不斷向煤巖體深部轉移,不易發生沖擊地壓。當頂板斷裂時,會瞬間釋放大量的彎曲應變能,對工作面周圍煤體產生強大的脈沖作用,若脈沖能量超過沖擊地壓的臨界值,則發生沖擊地壓的可能性較大。且沖擊地壓發生之前,煤巖體處于非穩定狀態,會與外界積極交換能量,此時微震事件處于活躍期,當微震能量超過一定數值或微震事件的分維值低于某臨界值時,易發生沖擊地壓。

    主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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