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微地震定位监测在采场冲击地压防治中的应用

成云海  
【摘要】:本论文依托国家自然科学基金重大国际合作项目“煤矿覆岩破裂灾变的机理、监测与控制研究(50320120001)”,应用小尺度条件下高精度微地震定位技术,进行了动态监测和预测预报冲击地压研究。 (1)由“工程地质”结合“工程力学”进行分析,提供了适于具体矿井的动静态兼具的划定冲击地压发生可能性等级的综合判据,并在以后实践中进行验证; (2)基于岩层破裂场与采动高应力场关系,研究了微地震定位监测预测预报冲击地压的原理。利用微地震定位技术探测岩体破裂,尝试描述岩层空间运动,反演了应力场(时空)转移规律: ①指出微地震事件和干扰事件(机电设备干扰、人员活动等)的识别方法; ②根据岩体在三维空间的破裂定位,认为可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分;开采六、四层煤均引起了主关键层砾岩的破裂,砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展,在高度上先从下部开始;大约50%的矿震是由于关键层的破裂引起的,只有个别矿震导致了冲击显现,说明了矿震与冲击地压的区别。展示了冲击地压产生原因的多样性及复杂性; ③工作面三侧采空区老顶上方的岩层形成“C”型空间结构,微震事件分布在“C”型结构的外侧,构成岩体破裂区,在“C”型结构的内侧为高应力区。煤柱最小时的支承压力分布为:在靠近上顺槽的区域,老顶以上的厚硬岩层已经发生断裂,形成卸压带;靠近下顺槽的区域,老顶以上的厚硬岩层未断裂,形成了应力集中区; ④通过数据处理,确定了开采解放层下顺槽的应力解放角为71°,开采解放层的有效保护高度为60~100m,保护高度已经高出被解放层。 (3)利用FLAC~(3D)软件研究了大直径钻孔卸压的合理参数,确定了特定地质条件下钻孔直径d=300mm的卸压钻孔参数:孔间距2.5m,深度12m。 本研究中取得的一些重要研究成果,已写成学术论文并公开发表。


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