煤矿不等长工作面微震事件空间分布特征及其影响因素

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作者 周金艳 杨洪增 高杰涛 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期128-136,共9页

【目的】煤矿工作面倾斜长度变化或者调采是增大工作面突水风险的重要因素之一,探究不等长布置方式给工作面回采带来的危险及影响因素,是深化煤矿水害防治研究、保障工作面安全回采的关键问题之一。【方法】以冀中能源峰峰集团九龙煤矿1... 【目的】煤矿工作面倾斜长度变化或者调采是增大工作面突水风险的重要因素之一,探究不等长布置方式给工作面回采带来的危险及影响因素,是深化煤矿水害防治研究、保障工作面安全回采的关键问题之一。【方法】以冀中能源峰峰集团九龙煤矿15240工作面为工程背景,依据大量微震监测数据,基于STA/LTA模型识别微震事件并进行可视化输出,依据频次变化、平面分布范围、垂向分布特征等多维信息,深入分析了不同阶段的微震活动性和空间分布特点。【结果和结论】结果表明:不等长工作面回采过程中,微震事件呈现显著的时空分布阶段性特征。窄面阶段,处于采动初期,微震主要集中于宽面端附近前阶段窄面区域边缘;宽面阶段,处于采动中期,微震活动向后方宽面区域内部蔓延;进入斜面阶段后,微震则集中分布于巷道转弯处及物探异常区附近。由窄变宽区域、调采区域,呈现底板事件活动性增强、扰动深度增大的特点,是加强水文地质观测的重点区域。回采扰动与上覆煤层抬升引起的应力重新分布、巷道围岩卸压失稳,以及两者的耦合作用是导致不同阶段微震事件产生和分布差异的根本原因。研究揭示了不等长工作面回采引发微震活动的基本规律,为类似工作面矿压监测、底板破坏深度、微震监测水害动态预警等提供了新的理论指导和数据支持,为增强煤矿安全生产能力提供重要的技术支撑。 展开更多

关键词 微震监测 空间分布特征 倾斜长度变化 采动影响

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新集二矿底板水害“煤-岩”空间立体微震监测阵列应用研究 被引量：2

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作者 陈建东 赵立松 +1 位作者 张爱华 卢钢 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第5期133-139,共7页

以新集矿区新集二矿为研究对象,借助矿区底板岩巷这一现场优势条件,通过试验对比分析了煤巷和底板岩巷不同组合方式下监测阵列效果,提出了基于底板岩巷“点面式”、“线线式”和“线面式”的3种空间立体“煤-岩”微震监测阵列,优化了现... 以新集矿区新集二矿为研究对象,借助矿区底板岩巷这一现场优势条件,通过试验对比分析了煤巷和底板岩巷不同组合方式下监测阵列效果,提出了基于底板岩巷“点面式”、“线线式”和“线面式”的3种空间立体“煤-岩”微震监测阵列,优化了现有微震监测阵列布置方式。研究表明:“煤-岩”空间立体微震监测方法从定位精度、监测范围、服务周期和经济成本方面取得了明显进步。 展开更多

关键词 矿井水害 微震监测 煤-岩空间立体 微震监测阵列布置 应力扰动距离

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基于微震数据及模型的煤矿水害“双驱动”预警体系构建与应用 被引量：2

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作者 张党育 武斌 +2 位作者 贾靖 赵立松 李玉宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期242-255,共14页

现阶段,我国越来越多的矿井进入深部开采和下组煤开采期,煤层开采受岩溶水害威胁严重,矿井深部突水隐患探查不清,采掘过程中缺乏科学有效的突水监测预警手段,是造成矿井突水灾害的主要原因。为夯实水害预警监测基础,提出“双驱动”煤矿... 现阶段,我国越来越多的矿井进入深部开采和下组煤开采期,煤层开采受岩溶水害威胁严重,矿井深部突水隐患探查不清,采掘过程中缺乏科学有效的突水监测预警手段,是造成矿井突水灾害的主要原因。为夯实水害预警监测基础,提出“双驱动”煤矿水害微震预警架构,利用数据驱动与模型驱动,实时动态监测工作面底板突水风险等级及范围,对突水风险趋势智能预测预报。在数据驱动的框架下,以微震事件时空演变规律为切入点,通过对微震事件震源机制反演与属性分析,为导水通道形成判断提供依据,结合水文动态数据变化,建立相应突水判据,对突水风险进行评价。在模型驱动的框架下,构建含分类预测、聚类分析等多种算法的深度学习模型,将典型微震事件群作为模型输入,定量动态预测未来微震事件发生的空间范围与聚集度,继而确定突水风险等级与危险区域。基于微震数据及模型的煤矿水害“双驱动”预警技术,开发了相应的区域性煤矿水害三维智能预警平台,实现了水害风险特征的动态智能预警预测和危险区域的三维可视化显示。实践证明,采用确定性数据研判与智能模型预测的“双驱动”微震预警体系,对突水风险等级和范围的预测效果显著,实现了对底板水害高风险区域的精确预警与防控。 展开更多

关键词 底板水害 双驱动 属性分析 微震预警 深度学习

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带压开采工作面构造导水性微震监测研究

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作者 高刚 《煤炭与化工》 CAS 2024年第9期51-58,共8页

为研究带压开采工作面回采期间构造及隐伏构造是否会出现沟通深部含水层的现象,以赵固一矿为研究对象,采用矿井水害微震监测技术,对16091工作面回采阶段进行监测预警,捕捉到工作面过构造期间,近煤层破碎加剧但深部事件数量及所占比例未... 为研究带压开采工作面回采期间构造及隐伏构造是否会出现沟通深部含水层的现象,以赵固一矿为研究对象,采用矿井水害微震监测技术,对16091工作面回采阶段进行监测预警,捕捉到工作面过构造期间,近煤层破碎加剧但深部事件数量及所占比例未增大,反映底板裂隙未出现向下进一步发育趋势。同时对断层参数与事件最大发育深度进行相关性分析,研究断层导水性影响因素。结果显示,该工作面回采未引发构造导水性增强,断层落差比倾角对断层沟通深部流场的影响程度更大。 展开更多

关键词 微震监测 带压开采 水害防治 构造导水性 相关性分析

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顾北煤矿底板水害微震监测系统建设及应用分析

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作者 高杰涛 尚斌 井多喜 《中国科技期刊数据库 工业A》 2024年第7期0001-0007,共7页

针对顾北煤矿a组煤开采受底板灰岩水害威胁的问题,以顾北煤矿13121工作面为工程案例,通过建立13121工作面微震监测系统,优化微震监测布置方案,对受底板灰岩水害威胁的工作面进行实时监测。根据微震事件监测情况、微震密集区特征、采后... 针对顾北煤矿a组煤开采受底板灰岩水害威胁的问题,以顾北煤矿13121工作面为工程案例,通过建立13121工作面微震监测系统,优化微震监测布置方案,对受底板灰岩水害威胁的工作面进行实时监测。根据微震事件监测情况、微震密集区特征、采后微震事件分布等特征重点分析了1#、3#微震密集区形成过程,实时分析微震密集区分布情况,实时监测该区域破裂规律及稳定性,为工作面安全回采提出安全建议。分析了采后应力场恢复情况,停采后事件数据开始明显减少,均保持在40个以下,应力场稳定时间约为采后18~21天。 展开更多

关键词 微震监测系统 布置方案 微震密集区

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上分层回采工作面片帮微震时空演化规律研究

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作者 周金艳 《煤炭与化工》 CAS 2024年第8期72-76,共5页

煤壁片帮的发生可能影响工作面安全回采。基于赵固一矿16111工作面煤壁片帮微震监测数据,研究片帮发生过程的微震事件时空演化规律,得出以下结论:厚煤层上分层回采时,顶板微震事件频次发育较高,除受采动影响外,频次发育受到断层构造、... 煤壁片帮的发生可能影响工作面安全回采。基于赵固一矿16111工作面煤壁片帮微震监测数据,研究片帮发生过程的微震事件时空演化规律,得出以下结论:厚煤层上分层回采时,顶板微震事件频次发育较高,除受采动影响外,频次发育受到断层构造、片帮、回采速度等因素影响显著;片帮发生时顶板事件频次增幅大,影响了工作面周期性变化,对顶板影响大,能量释放剧烈,易引发冒顶事故;片帮期间超前影响范围增大,最大值达到152 m,相比其他时段回采范围骤增;可以适当加快工作面推进速度,减少超前集中应力与煤壁间的作用时间,减弱上覆岩层对煤壁的破坏作用,减小片帮发生概率。 展开更多

关键词 片帮 微震 顶板事件 超前影响区 滞后影响区

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瓦斯抽采地质异常区微震响应规律研究

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作者 赵立松 周金艳 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期96-101,共6页

瓦斯抽采活动会使得煤岩体应力分布发生变化,导致煤岩体内裂隙扩展发育直至破坏,出现微小量级的高频率微破裂信号。利用微震监测技术可有效识别这种微破裂信号,对抽采过程进行实时动态监测,可探查地质异常区、隐伏构造等。九龙矿15240... 瓦斯抽采活动会使得煤岩体应力分布发生变化,导致煤岩体内裂隙扩展发育直至破坏,出现微小量级的高频率微破裂信号。利用微震监测技术可有效识别这种微破裂信号,对抽采过程进行实时动态监测,可探查地质异常区、隐伏构造等。九龙矿15240工作面在瓦斯抽采活动影响下,在距离采线较远的某一空间区域内,单日微震事件数量成倍增长(2~12倍)且时间序列连续,该区域则识别为瓦斯抽采地质异常区。通过分析微震数据时空序列演化、垂向发育、能量等信息并总结其响应特征,结果表明:随着瓦斯抽采时间序列的延续,地质异常区微震事件活动性由强到弱,空间分布呈现“集中式-分散式”演化趋势。顶板0~5 m占比明显高于正常回采阶段,底板5~15 m占比较大。微震事件能量呈不规则U型分布,整体能量相比回采数据增长38倍,应注意加强水文地质观测。 展开更多

关键词 微震 地质异常区 瓦斯抽采 底板扰动深度 能量

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水力压裂前后工作面微震事件发育规律研究

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作者 杨波 周金艳 王国举 《煤炭与化工》 CAS 2024年第5期4-8,共5页

随着煤矿开采深度加大、瓦斯含量大等情况的出现,巷道布置及围岩地质条件日趋复杂,易发生变形,安全问题较为突出,此时可采用水力压裂等方式切断、弱化悬顶结构,降低采场压力。对巷道水力压裂前后进行对比分析,将工作面内微震事件发育特... 随着煤矿开采深度加大、瓦斯含量大等情况的出现,巷道布置及围岩地质条件日趋复杂,易发生变形,安全问题较为突出,此时可采用水力压裂等方式切断、弱化悬顶结构,降低采场压力。对巷道水力压裂前后进行对比分析,将工作面内微震事件发育特征进行了深入分析。压裂后顶板事件活动性增强,底板活动性减弱,且平面分布上,压裂后更加分散,分布范围更广。压裂后上覆围岩破裂范围增大,压力传导通畅,近煤层卸压明显。煤层底板下0~5 m近煤层事件占比增大了53.5%,底板最大扰动深度减小16.7%,无本溪灰岩以深事件发育。结合微震数据及现场反馈,压裂后工作面来压周期变短,步距变小,压裂后能量值大于5000 J的事件占比减小,且垂向分布由集中式向分散式转变,采场内应力释放舒缓,动压危害减小,巷道变形有效缓解,为工作面安全回采提供了保障。 展开更多

关键词 压裂 微震事件活动性 扰动深度 周期来压 能量

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工作面不同采宽与微震监测时空分布规律研究

9

作者 高杰涛 《煤炭与化工》 CAS 2024年第3期47-51,共5页

采用KJ1073微震监测系统对新集二矿220102工作面不同采宽变化下顶底板围岩活动和底板破坏发育情况进行监测,分析了微震事件分布范围、发育情况及空间展布特征。结果表明,微震事件主要分布在开采活动范围内,影响范围为距离机巷90~180 m,... 采用KJ1073微震监测系统对新集二矿220102工作面不同采宽变化下顶底板围岩活动和底板破坏发育情况进行监测,分析了微震事件分布范围、发育情况及空间展布特征。结果表明,微震事件主要分布在开采活动范围内,影响范围为距离机巷90~180 m,底板事件破坏深度为煤底18.11~36.64 m,最深36.64 m,位于宽面,采宽比1.59,微震事件日均频次比1.40,底板最大扰动深度比1.38,说明了底板破坏深度受采宽影响,且正相关。研究结果可为工作面采宽优化和底板破坏规律研究提供一定参考。 展开更多

关键词 微震监测 采宽变化 底板破坏

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基于微震监测的重复采动煤层潜在导水通道形成规律研究

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作者 刘睿 杨波 尚斌 《煤炭与化工》 CAS 2024年第8期56-61,共6页

为了避免煤矿深部煤层开采突水事故发生,探索重复采动工作面开采过程中底板潜在导水通道形成规律,以平顶山天安煤业股份有限公司十矿己17-33200工作面为工程背景,在两巷采取“梅花”式布置20个检波器,组成全包围式监测阵列,对工作面进... 为了避免煤矿深部煤层开采突水事故发生,探索重复采动工作面开采过程中底板潜在导水通道形成规律,以平顶山天安煤业股份有限公司十矿己17-33200工作面为工程背景,在两巷采取“梅花”式布置20个检波器,组成全包围式监测阵列,对工作面进行连续、实时、动态监测,利用微震技术对下层煤重复开采过程中上覆岩层塑性区破坏变化规律及底板深部微震事件进行分析,并结合理论计算探究潜在导水通道的形成规律。 展开更多

关键词 重复采动煤层工作面 导水通道 微震监测 矿井防治水

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极近距离煤层组重复采动顶底板破坏特征微震监测研究 被引量：2

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作者 潘竞俊 周金艳 +1 位作者 邵敬民 卢钢 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第11期63-67,共5页

为研究极近距离煤层组重复采动过程中顶底板岩层破坏特征,以平煤十矿己17-33200工作面(下分层)回采作为工程背景,采用微震监测、理论计算等方法,分析其上三带发育特征、周期性运动、底板破坏深度等规律。研究结果表明:下分层重复采动覆... 为研究极近距离煤层组重复采动过程中顶底板岩层破坏特征,以平煤十矿己17-33200工作面(下分层)回采作为工程背景,采用微震监测、理论计算等方法,分析其上三带发育特征、周期性运动、底板破坏深度等规律。研究结果表明:下分层重复采动覆岩活动呈现出裂隙带向上叠加发育、中及大能量事件减少、来压周期变长、底板破坏深度减小等特点。裂隙带破断向上增大幅度为40%;通过微震事件总频次和近煤层顶板事件频次“双增长”20%~70%判定,己17煤周期来压步距为25.4 m,周期为5~8 d;与单层回采中大能量事件聚集在近煤层不同,下分层回采呈现空间分布散乱,且中、大能量事件占比下降约28.2%~38.4%,说明极近距离上分层回采对于下分层具有卸压降能的作用;己17回采底板破坏带约20 m,比己15减小,但底板事件向工作面两巷外部延展范围约150 m,较单层回采增大50%,需加强工作面两巷附近及外围底板隐伏裂隙防治水工作。 展开更多

关键词 微震监测 极近距离煤层组 重复采动 周期来压 底板破坏深度

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粘土注浆在煤矿CO浓度超限治理中的应用

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作者 朱岩光 《煤炭与化工》 CAS 2023年第3期111-114,118,共5页

为了解决隆岩煤矿3101综采工作面回风隅角CO浓度超限问题,通过地面钻孔采用粘土注浆的方法封堵上下采空区裂隙通道,减少上下采空区层间漏风,采用工作面均压通风抑制采空区CO涌出的治理方法来控制3101综采工作面回风隅角CO浓度不超限,保... 为了解决隆岩煤矿3101综采工作面回风隅角CO浓度超限问题,通过地面钻孔采用粘土注浆的方法封堵上下采空区裂隙通道,减少上下采空区层间漏风,采用工作面均压通风抑制采空区CO涌出的治理方法来控制3101综采工作面回风隅角CO浓度不超限,保障了3101综采工作面的正常回采,达到了维护煤矿安全生产的作用。 展开更多

关键词 粘土注浆 CO浓度超限 回风隅角 均压通风

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下伏半采空型上层煤回采底板破坏特征与安全评价

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作者 周金艳 赵立松 +1 位作者 卫皓皓 高刚 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第5期127-132,共6页

在上层煤回采过程中,底板条件可能由于下层煤采空区而出现地层不完整的情况,底板条件的变化对上层煤回采中底板破坏影响明显。基于九龙矿15249S工作面微震监测数据,对底板事件活动性、顶底板比值、能量等多个参数进行统计、分析。研究... 在上层煤回采过程中,底板条件可能由于下层煤采空区而出现地层不完整的情况,底板条件的变化对上层煤回采中底板破坏影响明显。基于九龙矿15249S工作面微震监测数据,对底板事件活动性、顶底板比值、能量等多个参数进行统计、分析。研究结果表明:当下层煤为采空区时,上层煤回采时底板事件活动性强、扰动深度大;随着回采位置的前移以及下伏煤层条件的变化,底板与顶板事件频次之比发生较大变化,其变化规律与导水通道孕育形成等过程相吻合;下伏由采空区变为实体煤区域,底板破坏深度在0~5 m微震事件占比增长16.49%,5~20 m微震事件占比降低10.92%;上层煤层回采在接近下伏停采联络巷的过程中,大能量事件发育位置由浅部向深部延展。应用底板警戒层事件活动性、底板与顶板事件比值、距下伏煤层终采线距离、能量垂向密度参数构建底板安全评价体系,在下伏工作面停采位置前后为危险区,危险系数较高,可结合安全评价参数变化进行预警,加强水文地质观测。 展开更多

关键词 半采空型 底板警戒层 底板与顶板事件频次之比 能量垂向密度 底板破坏深度

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强干扰环境下煤矿井下巷道瞬变电磁探测研究与应用

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作者 赵永亮 《煤炭与化工》 CAS 2023年第10期77-80,共4页

为了提高井下瞬变电磁水害探测准确性,降低探测过程中井下巷道存在的金属物及带电体对探测结果的影响。通过物理模拟、数值模拟等技术手段,对瞬变电磁测量的采集观测系统进行优化设计,对探测的电磁数据质量进行评估,结合瞬变电磁数据正... 为了提高井下瞬变电磁水害探测准确性,降低探测过程中井下巷道存在的金属物及带电体对探测结果的影响。通过物理模拟、数值模拟等技术手段,对瞬变电磁测量的采集观测系统进行优化设计,对探测的电磁数据质量进行评估,结合瞬变电磁数据正反演算法软件的处理与校正,从而达到提高煤矿含水异常体的解释精度,及时预报掘进前方或侧帮的隐伏导含水构造,为煤矿能安全掘进提供有力技术保障。 展开更多

关键词 瞬变电磁探测 水害探测 隐伏构造 含水异常体 强干扰环境

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煤矿老空工作面和相邻工作面物探资料对比分析研究

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作者 郭绍华 张东 《煤炭与化工》 CAS 2023年第11期80-85,共6页

矿方已知详细资料的老空区,危害程度和不可探查度一般较小,但不可避免的会对其邻近未开采工作面的地质和水文地质条件产生影响。综合物探方法是指采用包括瞬变电磁、幅频电透视、电法测深、无线电波坑道透视等技术相结合的施工及解释方... 矿方已知详细资料的老空区,危害程度和不可探查度一般较小,但不可避免的会对其邻近未开采工作面的地质和水文地质条件产生影响。综合物探方法是指采用包括瞬变电磁、幅频电透视、电法测深、无线电波坑道透视等技术相结合的施工及解释方法。本文通过对比分析西庞矿9302工作面和9118工作面回采前物探成果对比,确定其对物探施工和矿井安全生产具有的现实意义。 展开更多

关键词 老空区 综合物探 解释方法

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沿空留巷技术在软岩顶底板煤层中的应用

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作者 徐贵阳 李春旺 周杰民 《煤炭与化工》 CAS 2023年第5期20-22,27,32,共5页

沿空留巷技术已成熟,在老母坡煤业2、3号煤层工作面连续使用。2020年,老母坡煤业开采太原组5号煤层,相比于2号煤层和3号煤层,5号煤层顶底板岩层强度低,且较为破碎,对沿空留巷应用带来了挑战。为继续此先进工艺,采取了喷浆注浆、切顶卸... 沿空留巷技术已成熟,在老母坡煤业2、3号煤层工作面连续使用。2020年,老母坡煤业开采太原组5号煤层,相比于2号煤层和3号煤层,5号煤层顶底板岩层强度低,且较为破碎,对沿空留巷应用带来了挑战。为继续此先进工艺,采取了喷浆注浆、切顶卸压、增长复合铁鞋行程,增大铁鞋等措施,使得沿空留巷在软岩顶底板条件下得到了成功实施,为类似地质条件下沿空留巷应用提供重要借鉴。 展开更多

关键词 较软顶底板 沿空留巷 喷浆注浆 切顶卸压

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