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矿震监测定位系统的研究及应用

岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 1002-1011页

作者：潘一山赵扬锋官福海李国臻马植胜辽宁工程技术大学力学与工程科学系辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000 北京昊华能源股份有限公司北京102300

为确定矿震发生的时间、地点、震级,结合煤矿实际情况,研制一套国内首台具有自主知识产权的矿区千米尺度破坏性矿震监测定位系统。该系统采用在矿区地面布置4个子台,子台由三分向加速度传感器组成,拾取振动波信号。为保证4个子台矿震数... 详细信息

为确定矿震发生的时间、地点、震级,结合煤矿实际情况,研制一套国内首台具有自主知识产权的矿区千米尺度破坏性矿震监测定位系统。该系统采用在矿区地面布置4个子台,子台由三分向加速度传感器组成,拾取振动波信号。为保证4个子台矿震数据的时间精度,采用GPS网络授时作为时间基准,通过对振动波的频率、振幅等特征分析,对矿震波进行自动识别,排除放炮等振动信号。各子台矿震信号通过网络传输到中心测控机,中心测控机对各子台进行远程控制管理,监控各子台的工作状态。中心测控机对数据进行处理和分析,计算矿震发生时刻,通过振动波持续时间计算矿震震级,采用3种方法计算矿震发生位置。该系统可为矿井迅速准确组织救灾、减少损失提供依据。同时,通过对每天矿震发生的时间、次数、位置、震级进行统计分析,可对未来的矿震发生趋势进行预测。系统的运行情况表明,监测结果与实际矿震较吻合,定位结果小于规定的误差上限。

关键词：采矿工程矿震监测定位 GPS授时

矿震P波到时拾取优化与降低震源定位误差应用研究

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岩土工程学报 2014年第10期36卷 1940-1946页

作者：胡静云李庶林长沙矿山研究院有限责任公司国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012 厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005

多通道微震监测系统采用的定位算法一般是基于P波到时与等速度模型,P波到时拾取的准确与否直接影响着定位精度的高低。然而由于地震波传播衰减与应用环境背景噪声的原因,参与定位的一些通道信噪比偏低,P波到时拾取的随意性较大,导致震... 详细信息

多通道微震监测系统采用的定位算法一般是基于P波到时与等速度模型,P波到时拾取的准确与否直接影响着定位精度的高低。然而由于地震波传播衰减与应用环境背景噪声的原因,参与定位的一些通道信噪比偏低,P波到时拾取的随意性较大,导致震源定位结果与实际震源位置相差较大,影响了在矿山的实际应用效果。简要介绍了震源定位方法并开发应用了基于小波理论的离散信号滤噪程序,通过对原始信号进行小波分解、给定阀值与重构处理后,提高了原始信号的信噪比,显著地提高了P波到时拾取准确度。结合某矿山特大采空区采场冒顶实例,应用基于小波理论的信号滤噪方法对信噪比偏低的通道进行了滤噪处理,重新优化拾取了P波到时。所得到的定位结果,与处理前相比,定位误差从47~94 m减小到14~23 m,大大提高了微震监测在矿山的实际应用效果。

关键词：矿震微震监测 P波到时小波滤噪定位误差

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矿震系统的胞映射-突变预测模型

中国有色金属学报 2002年第1期12卷 155-160页

作者：周辉冯夏庭谭云亮王泳嘉中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071 山东科技大学泰安271019 东北大学资源与土木工程学院沈阳110004

针对传统矿震预测理论和方法存在的问题及矿震本身的非线性动力学特征 ,基于胞映射理论和突变理论提出了“矿震系统的胞映射突变预测模型”。该模型既考虑了矿震系统的非线性动力学本质 ,又利用胞映射理论消除了初值的随机性和矿震系统... 详细信息

针对传统矿震预测理论和方法存在的问题及矿震本身的非线性动力学特征 ,基于胞映射理论和突变理论提出了“矿震系统的胞映射突变预测模型”。该模型既考虑了矿震系统的非线性动力学本质 ,又利用胞映射理论消除了初值的随机性和矿震系统本身的内在随机性对预测结果的影响。分析实例表明 ,该模型可以更精确而客观地识别和预测矿震演化过程中的突变行为。

关键词：矿震非线性动力学胞映射-突变预测模型冲击地区岩爆煤爆

矿震扰动下采区煤柱应力偏量集中区诱冲机制及防治方法

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中国矿业大学学报 2017年第6期46卷 1202-1210页

作者：王浩赵毅鑫牟宗龙焦振华张旭卢志国中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲... 详细信息

以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲击危险防治方法.结果表明:煤岩冲击失稳充要条件为开采活动及矿震扰动引起的应力偏量超过煤岩体强度极限,且单位时间内煤岩系统释放弹性能量与矿震应力波输入能量之和大于煤岩系统稳态破坏消耗能量;随着采区工作面持续开采,采区煤柱两侧覆岩形成"T"型悬臂结构并不断损伤破坏;以标量应力偏量第二不变量J2表征应力偏量σ′_(ij),煤柱区应力偏量前期呈"M"型分布并逐渐向单峰型转变,屈服破坏区逐渐向煤柱中部扩展;以矿震频次、能量、震源位置表征应力波扰动σ_(ij)~d,矿震扰动以低能量事件为主,且主要集中于正回采工作面及采区煤柱区域.根据分析结果,提出矿震扰动下采区煤柱切顶爆破、扩大采区煤柱宽度、跨上山开采、大直径钻孔卸压等防冲方法.

关键词：采区煤柱冲击地压矿震应力偏量覆岩结构

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矿震和采空区影响下围岩动力响应模型试验

爆炸与冲击 2019年第1期39卷 120-127页

作者：王帅张向东贾宝新辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为得到矿震与采空区同时存在时围岩动力响应规律,以进一步得到两者耦合致灾机理,采用模型试验方法,进行带孔圆板冲击试验。得到采空区围岩产生与重力无关的负加速度和呈指数增长的切向加速度的试验结果。根据单组试验结果,得到矿震与采... 详细信息

为得到矿震与采空区同时存在时围岩动力响应规律,以进一步得到两者耦合致灾机理,采用模型试验方法,进行带孔圆板冲击试验。得到采空区围岩产生与重力无关的负加速度和呈指数增长的切向加速度的试验结果。根据单组试验结果,得到矿震与采空区的耦合致灾机理,包括加剧覆岩沉陷和冒落、中夹岩柱产生指向震源的加速度、上部地表产生水平剪切加速度等结论。综合试验结果,采空区孔径的尺寸效应和矿震动荷载的放缩效应不会影响上述试验结论。

关键词：矿震震波采空区动力响应三下开采

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深部采煤深孔爆破技术防控强矿震机制研究

岩土工程学报 2024年第11期46卷 2439-2449页

作者：张全邹俊鹏吴坤波焦玉勇蒋宇静王超闫宪洋中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 长崎大学工学研究科长崎8528051 兖矿能源集团股份有限公司山东济宁273500

中国华东、东北、华北大部分煤矿已进入600 m以下深度开采,矿震等动力灾害屡有发生,严重制约了煤矿安全、绿色、高效生产。针对中国深部煤矿厚硬顶板下开采矿震频发问题,以东滩煤矿为例,采用现场监测、理论分析和数值模拟等方法,详细阐... 详细信息

中国华东、东北、华北大部分煤矿已进入600 m以下深度开采,矿震等动力灾害屡有发生,严重制约了煤矿安全、绿色、高效生产。针对中国深部煤矿厚硬顶板下开采矿震频发问题,以东滩煤矿为例,采用现场监测、理论分析和数值模拟等方法,详细阐述了深孔爆破顶板卸压前后强矿震空间分布特征,研究了深孔爆破技术预裂顶板机制、对采动中覆岩活动影响及防控矿震的效果。研究发现深孔爆破技术可有效弱化或断裂上覆厚硬岩层,释放上覆岩层积聚的应变能,减少大能量矿震的风险。基于爆炸荷载作用下岩石破坏区理论分析计算出了深孔爆破岩石破碎区、裂隙区和有效破坏范围,并结合工作面支架阻力监测,发现深孔爆破技术可主动调控矿山压力,避免了强矿压显现。建立了含四次深孔爆破的煤层开采全过程数值模型,分析了深孔爆破前后覆岩应力及位移演化特征,揭示了深孔爆破对采动中覆岩活动影响机制。深孔爆破断顶卸压技术能够有效弱化煤层顶板、降低顶板来压强度、增大覆岩的碎胀系数,能够用于防控深部采煤强矿震的发生。

关键词：矿震深孔爆破厚硬顶板岩石破坏区支架阻力数值模拟

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中国矿震受区域应力场影响的探讨

岩石力学与工程学报 2005年第16期24卷 2847-2853页

作者：潘一山赵扬锋马瑾辽宁工程技术大学力学与工程科学系辽宁阜新123000 中国地震局地质研究所北京100029

对中国矿震受区域应力场影响问题,探讨了矿震与固体潮之间的相关性,发现矿震发生与月球固体潮有较好的相关性;探讨了矿震与其附近区域天然地震在时间上的相关性,发现天然地震较矿震具有滞后性;探讨了矿震空间分布规律,发现在平面分布上... 详细信息

对中国矿震受区域应力场影响问题,探讨了矿震与固体潮之间的相关性,发现矿震发生与月球固体潮有较好的相关性;探讨了矿震与其附近区域天然地震在时间上的相关性,发现天然地震较矿震具有滞后性;探讨了矿震空间分布规律,发现在平面分布上发生矿震的矿井也属于天然地震的多发地带,而且几乎都分布在构造活动性强的地震带内;在深度分布上,存在着发生矿震的临界深度。矿震的发生受区域应力场的影响,区域应力场是影响矿震发生的重要因素。

关键词：中国矿震区域应力场天然地震矿井灾害安全管理冲击地压

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矿震诱发高应力巷道厚顶煤动力失稳机制

煤田地质与勘探 2024年第10期52卷 25-35页

作者：周坤友窦林名曹安业马衍坤阚吉亮李家卓马小涛安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

【目的】厚煤层沿底掘进煤巷普遍存在厚顶煤,工作面矿震对巷道厚顶煤产生动载作用,易诱发厚顶煤动力失稳和冒顶-冲击复合灾害,亟需探究矿震动载作用下巷道厚顶煤动力失稳机制。【方法】以陕西彬长矿区深部厚顶煤巷道为工程背景,调研分... 详细信息

【目的】厚煤层沿底掘进煤巷普遍存在厚顶煤,工作面矿震对巷道厚顶煤产生动载作用,易诱发厚顶煤动力失稳和冒顶-冲击复合灾害,亟需探究矿震动载作用下巷道厚顶煤动力失稳机制。【方法】以陕西彬长矿区深部厚顶煤巷道为工程背景,调研分析深部高应力巷道厚顶煤动力失稳特征,数值模拟研究不同静动载作用下巷道厚顶煤多场演化规律,提出矿震诱发高应力巷道厚顶煤动力失稳机制。【结果和结论】结果表明,巷道厚顶煤冒顶区域距回采工作面较远,冒顶后裸露平整顶板,顶板锚索拉断,冒顶区域附近均发生大能量矿震,呈现冒顶-冲击复合灾害现象。随静载增加,巷道围岩裂隙发育深度及变形不断增加;随动载作用时间和动载强度增大,顶煤震动速度、加速度及裂隙发育程度不断增大,顶煤离层量显著增加;顶板锚杆索均位于顶煤裂隙发育区,支护性能大幅降低。静动载作用下巷道厚顶煤累积损伤及离层量不断增大,大能量矿震动载使浅部破碎顶煤震动速度及加速度显著增大,作用在锚索上载荷超过其承载能力,锚索被拉断,浅部破碎煤体以较高速度冒落,诱发厚顶煤动力失稳和冒顶-冲击复合灾害。在此基础上,提出了采用重建厚顶煤主被动支护和加强卸压的深部巷道厚顶煤动力失稳灾害的防治方法。

关键词：深部开采巷道厚顶煤矿震多场演化支护结构动力失稳

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相邻采空区关键层失稳诱发矿震机理研究

煤炭学报 2010年第12期35卷 1957-1962页

作者：魏东贺虎秦原峰范军周澎煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013 中国华能集团华亭煤业集团甘肃华亭744100 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116

基于岩层控制的关键层理论,对工作面开采过程中相邻采空区震动机理进行了研究,将相邻采空区震动机理归结为3种基本形式:①低位亚关键层回转滑移失稳;②高位亚关键层剪切滑移失稳;③主关键层极限破断失稳。利用现场矿井微震监测系统,分... 详细信息

基于岩层控制的关键层理论,对工作面开采过程中相邻采空区震动机理进行了研究,将相邻采空区震动机理归结为3种基本形式:①低位亚关键层回转滑移失稳;②高位亚关键层剪切滑移失稳;③主关键层极限破断失稳。利用现场矿井微震监测系统,分析了不同机理震动规律,结果表明,相邻采空区岩层失稳滞后于本工作面岩层运动,震动频次上低位亚关键层最高,高位亚关键层次之,主关键层极限破断失稳震动最少,震动能量上则相反;本工作面破坏烈度则是高位亚关键层剪切滑移失稳最强,低位亚关键层失稳震动次之,而主关键层最小。最后,根据震动诱发动力冲击的能量机理,提出了相邻采空区震动灾害的治理措施,并在现场实施应用。

关键词：相邻采空区关键层失稳矿震冲击矿压