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非煤保护层工作面能量应力演化规律及顶底板结构对强矿震的影响

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煤矿安全 2024年第6期55卷 126-133页

作者：张田录窑街煤电集团有限公司甘肃兰州733000

保护层开采作为一种有效的冲击地压区域防治手段被广泛应用,而保护层本身也存在强矿震和冲击地压风险。以海石湾煤矿油页岩工作面保护层开采过程中发生的强矿震事件为工程背景,通过数值模拟、理论分析等方法,对强矿震的震源机制和主控... 详细信息

保护层开采作为一种有效的冲击地压区域防治手段被广泛应用,而保护层本身也存在强矿震和冲击地压风险。以海石湾煤矿油页岩工作面保护层开采过程中发生的强矿震事件为工程背景,通过数值模拟、理论分析等方法,对强矿震的震源机制和主控因素进行了分析。结果表明:油页岩工作面强矿震多以应力集中下的压缩剪切破坏为主;被保护层工作面回采对保护层工作面底板区域的应力和能量分布影响更为显著;工作面坚硬顶板岩层、底板薄岩层、保护层与被保护层间岩层厚度变化等对强矿震事件发生存在显著影响。

关键词：油页岩工作面保护层开采强矿震冲击地压岩层结构

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强矿震预测的研究

北京科技大学学报 2005年第3期27卷 260-263页

作者：李铁蔡美峰纪洪广李世愚和雪松北京科技大学土木与环境工程学院中国地震局地球物理研究所北京100081

基于中尺度地震实验场高密度数字地震和潮汐形变台网的现场观测,用地震学方法和小波工具分析强矿震过程采集到的数据.发现震前短临阶段存在可信的b值、η值、频度等地震学异常和定点潮汐形变前兆异常.对异常信息的提取方法和强矿震短临... 详细信息

基于中尺度地震实验场高密度数字地震和潮汐形变台网的现场观测,用地震学方法和小波工具分析强矿震过程采集到的数据.发现震前短临阶段存在可信的b值、η值、频度等地震学异常和定点潮汐形变前兆异常.对异常信息的提取方法和强矿震短临阶段的预测进行了探讨.

关键词：中尺度实验场强矿震地震学异常潮汐形变异常预测

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强矿震地球物理过程及短临阶段预测的研究

地球物理学进展 2004年第4期19卷 961-967页

作者：李铁蔡美峰孙丽娟左艳冀林旺北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 抚顺市地震局抚顺113006

基于中尺度地震实验场高密度数字地震和前兆台网对抚顺老虎台矿两次强矿震进行连续的现场观测，用地震学方法和小波工具分析强矿震孕震过程采集到的数据，提取短临阶段的异常信息；用区域强震震源机制解、强矿震的震源机制解、极近场震... 详细信息

基于中尺度地震实验场高密度数字地震和前兆台网对抚顺老虎台矿两次强矿震进行连续的现场观测，用地震学方法和小波工具分析强矿震孕震过程采集到的数据，提取短临阶段的异常信息；用区域强震震源机制解、强矿震的震源机制解、极近场震源调查、震源高精度定位、现场绝对地应力测量、三维有限差分数值试验方法，分析强矿震的孕震应力场环境和震源机制；通过定量观察采矿与矿震活动的相关性，分析强矿震的直接诱发原因．提出地质构造环境、地应力场和采矿活动共同作用诱发强矿震的机理和局部应力场在孕育该震过程起主导作用、卸荷重力应力场抑或耦合了高压瓦斯的膨胀起主要诱发作用的观点；发现煤炭深部开采条件下，矿震和瓦斯存在密切的相关性，有可能存在一种开采卸荷和高压瓦斯气体膨胀耦合作用诱发的新型矿震——卸胀耦合型矿震；提取到震前短临阶段存在的b6值、η值、频次、波速比等可信的地震学异常和定点潮汐形变前兆异常，对异常信息的提取方法和强矿震短临阶段的预测进行了探讨．

关键词：强矿震局部地应力场采矿活动卸胀耦合地震学方法预测

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厚煤层巷道冲击矿压的强矿震诱发机制与防治

煤矿安全 2017年第8期48卷 190-193页

作者：冯龙飞窦林名武光辉王正义康凯焦彪中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 陕西彬长胡家河矿业有限公司陕西咸阳713600

针对厚煤层大巷强矿震诱冲实例,通过建立底板梁动静载力学模型,结合数值模拟及微震监测等进行研究,得出结论:动载主导型底板冲击分为拉应力破坏和挠曲变形破坏,其中震动加速度引起的惯性力q惯的大小决定底板梁是否破坏及其破坏类型;对... 详细信息

针对厚煤层大巷强矿震诱冲实例,通过建立底板梁动静载力学模型,结合数值模拟及微震监测等进行研究,得出结论:动载主导型底板冲击分为拉应力破坏和挠曲变形破坏,其中震动加速度引起的惯性力q惯的大小决定底板梁是否破坏及其破坏类型;对于同一底板深度的质点,距震源水平距离越近,q惯越大,底板梁越容易冲击破坏,距震源水平距离相同的质点,深度越小,q惯越大。模拟结果对比证实了理论分析的科学性,并指导制订了卸压解危措施,取得了良好的防治效果。

关键词：厚煤层巷道冲击矿压强矿震惯性力自由面

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基于GM(1,1)模型的强矿震预测

煤矿安全 2012年第3期43卷 177-179,183页

作者：孙月明牛双慧山西潞安集团矿业(集团)公司阜生煤业公司山西左权032600

研究强矿震的短临预测信息具有较大的实用价值。结合工程实例阐述该理论模型建模方法,精度处理方法等,以原始时间序列数据为基础,建立矿震发生步距的模拟和预测GM(1,1)模型。针对数值模拟中大量的矩阵计算,利用MATLAB软件编制高效的计... 详细信息

研究强矿震的短临预测信息具有较大的实用价值。结合工程实例阐述该理论模型建模方法,精度处理方法等,以原始时间序列数据为基础,建立矿震发生步距的模拟和预测GM(1,1)模型。针对数值模拟中大量的矩阵计算,利用MATLAB软件编制高效的计算机程序,实现了对矿震发生步距的模拟和预测。为了检验模型模拟和预测结果的精度,选择了合理的误差检验模型。通过工程实例证明了GM(1,1)模型可信度较高,关联度较好,均方差比值为一级,拟合优度高。

关键词：强矿震 GM(1,1)模型模拟预测

高位巨厚覆岩破断运动诱发强矿震机制及其风险评估研究

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高位巨厚覆岩破断运动诱发强矿震机制及其风险评估研究

作者：王康康中国矿业大学

学位级别：硕士

兖州煤田是我国重要的煤炭生产基地,该区域上覆侏罗系三台组红层,强矿震与冲击矿压现象频发,严重威胁矿井正常安全生产,迫切需要对红层的地质赋存特征、强矿震与覆岩运动联系及其诱发冲击风险进行系统研究。论文以东滩煤矿六采区煤层赋... 详细信息

兖州煤田是我国重要的煤炭生产基地,该区域上覆侏罗系三台组红层,强矿震与冲击矿压现象频发,严重威胁矿井正常安全生产,迫切需要对红层的地质赋存特征、强矿震与覆岩运动联系及其诱发冲击风险进行系统研究。论文以东滩煤矿六采区煤层赋存条件为背景,采用现场监测、理论分析、力学模型、数值模拟、统计分析等研究方法,开展高位巨厚覆岩破断运动诱发强矿震机制及其风险评估研究。取得如下研究成果:总结高位巨厚覆岩(红层下段)的地质赋存及诱发强矿震特征。得出:(1)高位巨厚覆岩具有厚度大,构造裂隙发育,强度小,完整性强等特征。(2)采区最大水平应力在工作面回采过程中对上覆岩层的破坏会具有明显方向性。(3)采空区域高位巨厚覆岩是强矿震事件的主要活动区域,强矿震事件发育高度在首采面约为煤层上方0～350 m,在单侧采空工作面约为煤层上方0～250 m。(4)强矿震信号HHT前震频带为0～10 Hz,主震频带为0～50 Hz,根据瑞利面波的形成机制、传播特性以及频带组成,强矿震信号中主震由前震诱发,且前者发生层位较高。建立双参数弹性基础厚板力学模型,研究高位巨厚覆岩在工作面回采过程中的拉应力、压应力及剪切应力分布规律,得出:在采空区域主要为上压下拉,在采空区周围深入煤体区内主要为上拉下压,采空区域中部及四周边界位置受到较大的剪切应力作用。研究巨厚覆岩破断运动参量的影响效应,得到高位巨厚覆岩结构破断运动演化模式是:采空区域下方中部区拉伸破坏→巨厚覆岩分布的剪应力达到其抗剪强度后发生剪切破坏。研究了高位巨厚覆岩采动应力场与强矿震关系。数值模拟得出,单侧采空工作面未回采前,高位巨厚覆岩上部已发生部分破坏,与上覆厚硬岩层之间存在三向应力集中现象;高位巨厚覆岩中下部最大水平应力始终处于卸压状态。震动场与地表沉降验证了单侧采空工作面回采前上覆高位巨厚覆岩上部已发生部分破坏的规律。揭示了采空区域高位巨厚覆岩产生采动破裂并与初始裂隙形成联通,诱发三向应力集中区弹性能释放的强矿震发生机制。构建了高位巨厚覆岩强矿震致灾风险安全评估体系。根据G-R关系估算了采区强矿震最大能量值,根据矿震波形数据统计分析得到了能量衰减方程,通过能量守恒定律,估算了工作面巷道支护系统可以吸收最大能量值,依据矿震诱冲致灾机理,计算得到了不同能量强矿震诱发巷道支护损坏的最小距离,通过现场实践验证了工作面目前现有巷道支护可以抵抗大部分情况下的强矿震单次冲击作用。本论文有图73幅,表10个,参考文献105篇。

关键词：强矿震高位巨厚覆岩采动应力场破断运动风险评估

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强矿震多参量监测效应的特征研究

现代矿业 2020年第2期36卷 135-137,156页

作者：欧阳广臣满超山东济宁运河煤矿有限责任公司山东省济宁市272055 兖矿集团煤矿冲击地压研究防治中心

为研究强矿震多参量监测效应的特征,以峻德煤矿三水平北17层三四区一段工作面强矿震为研究背景,针对微震、电磁辐射及地音多参量监测数据进行了耦合分析。最终得到了三四区一段工作面“9.12”强矿震产生的特征及主要影响区域,为该工作... 详细信息

为研究强矿震多参量监测效应的特征,以峻德煤矿三水平北17层三四区一段工作面强矿震为研究背景,针对微震、电磁辐射及地音多参量监测数据进行了耦合分析。最终得到了三四区一段工作面“9.12”强矿震产生的特征及主要影响区域,为该工作面后续安全生产提供了指导,同时也为其他同类矿井矿震多参量监测的联合应用提供了借鉴。

关键词：强矿震冲击地压微震电磁辐射地音监测

巨厚“红层”影响下63_上05强矿震活动规律

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山东工业技术 2018年第8期 220-220页

作者：韩飞石昌玉张体蒙兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东邹城273512

通过多角度对63上05工作面强矿震事件分析,找出了该工作面强矿震产生的原因:巨厚"红层"运动,并从矿山压力与岩层控制的角度,提出了相应的工作面强矿震防治措施,确保了工作面安全生产。

关键词：强矿震矿山压力与岩层控制防治措施

厚硬岩层下板结构破断应力-能量场积聚演化规律

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中国矿业大学学报 2024年第4期53卷 647-663页

作者：张广超尹茂胜周广磊陶广哲张照允闫宪洋李振国吕凯山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 兖矿能源集团股份有限公司山东济宁273500

掌握厚硬岩层破断致灾机理及应力-能量演化规律对于防控深部矿井动力灾害意义重大.基于东滩煤矿六采区63_(上)05、63_(上)06工作面工程地质条件,结合现场微震监测数据统计了大能量事件的分布情况,总结了厚硬岩层破断与大能量矿震事件的... 详细信息

掌握厚硬岩层破断致灾机理及应力-能量演化规律对于防控深部矿井动力灾害意义重大.基于东滩煤矿六采区63_(上)05、63_(上)06工作面工程地质条件,结合现场微震监测数据统计了大能量事件的分布情况,总结了厚硬岩层破断与大能量矿震事件的关联性;建立了关键层组Ⅱ厚板结构破断力学模型,分析了各影响因素对厚硬岩层能量积聚的影响机理,揭示了厚硬岩层破断过程中的能量积聚与释放规律;采用FLAC^(3D)数值模拟软件,探究了厚硬岩层下的应力-能量场积聚演化规律,并通过63_(上)05工作面开采过程中触发的大能量事件进行了验证.本文明确了关键层组的破断运移是导致大能量强矿震的根源,得到了关键层组最大应力σ_(max)及岩层内部弯曲弹性能E_W表达式,揭示了各影响因素对厚硬岩层能量积聚的影响规律;明晰了工作面开采过程中厚硬岩层影响下垂直应力场、水平应力场及能量场分布特征;将63_(上)05工作面上覆厚硬岩层破断运移规律及能量“积聚-释放”演化过程划分了5个阶段,分别为关键层组Ⅰ初次积聚-释能阶段、关键层组Ⅰ与Ⅱ周期破坏阶段、关键层组Ⅲ蓄能变形阶段、关键层组Ⅲ破断沉降阶段及关键层组Ⅳ沉降变形阶段.研究成果可为深埋采场厚硬覆岩条件下动力灾害防治提供理论与技术支持.

关键词：厚硬岩层强矿震岩层破断厚板结构能量积聚