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鹤岗区域地震特征与矿井冲击地压相关性研究
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作者 兰天伟 唐小富 +4 位作者 赵文琪 郭维强 张志佳 王顺翔 路凯翔 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期105-113,共9页
天然地震与矿井冲击地压均为地壳岩体应力释放的瞬态破裂过程。目前研究主要是从地质动力环境或震源机制解单方面对地震与冲击地压相关性进行研究。而研究二者在地质动力环境、时空、震源解特征等方面的相关性,可为矿区动态风险评估提... 天然地震与矿井冲击地压均为地壳岩体应力释放的瞬态破裂过程。目前研究主要是从地质动力环境或震源机制解单方面对地震与冲击地压相关性进行研究。而研究二者在地质动力环境、时空、震源解特征等方面的相关性,可为矿区动态风险评估提供新参数,提升预警精度。以鹤岗区域天然地震和矿井冲击地压为研究背景,基于地震台与流动地震监测台站多平台的地震数据,分析鹤岗区域地震特征与矿井冲击地压所处的地质动力环境,以及在时空方面的相关性。研究表明:①鹤岗南部矿区地震活动显著,呈NNE向条带展布,而矿井冲击地压呈NE向展布,二者呈“平行共轭”关系,与区域大型地质构造依兰−伊通断裂带的地震活动NE向展布规律一致,表明鹤岗南部矿区的地壳活动性受到区域地质动力环境的控制作用。②通过对同一周期内的地震与矿井冲击地压发生的时间、位置、频次等相关性分析,表明二者在时空上具有较好的一致性,且峻德煤矿井田范围的地震震级为1.2~1.6,发震频次为2~5,矿井冲击地压发生主要集中于1.4级震级等值线附近,5次频次等值线附近,小震频发反映了区域地壳的能量处于缓慢释放阶段,有利于矿井冲击地压的孕育。③通过震源机制解的分析,揭示了地震与矿井大能量微震事件的压应力轴方向一致,具有统一的构造应力场和能量条件,表明鹤岗区域地震与矿井冲击地压具有统一的地质动力环境条件。 展开更多
关键词 天然地震 矿井冲击地压 地质动力环境 时空相关性 震源机制解 大能量微震事件
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矿井断裂构造分形特征及其对冲击地压影响的研究
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作者 兰天伟 王顺翔 +6 位作者 张满仓 李柱 吴国强 房平 路凯翔 刘永豪 唐小富 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期112-119,共8页
矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响,以峻德井田为工程研究背景,采用地质动力区划法,将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ-Ⅴ级断块,利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数,分... 矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响,以峻德井田为工程研究背景,采用地质动力区划法,将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ-Ⅴ级断块,利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数,分析了断裂整体分形特征和断裂分区分形特征,探究了断裂构造分形维数与构造应力分布状态、冲击地压之间的耦合关系。结果表明:(1)断裂整体分形维数与北西向断裂分形维数具有良好的一致性,北西向断裂对峻德井田冲击地压控制作用的程度较高,北东向断裂次之。(2)不同走向断裂的分形维数不同,表明不同走向断裂在空间展布上表现出明显的差异性,反映了分形维数与断裂构造复杂程度呈正相关,即分形维数越大,断裂构造空间分布特征越复杂,越容易诱发冲击地压。(3)区域内的构造复杂程度越高,构造应力集中程度越高,煤层冲击地压主要发生在高应力区,表明构造复杂程度与构造应力集中程度一致性较高。研究成果从分形维数角度对断裂构造进行定量分析,为冲击地压危险性预测及防治提供了新思路。 展开更多
关键词 断裂构造 冲击地压 分形特征 分形维数 构造应力
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地质动力区划及其在冲击地压研究中的应用 被引量:15
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作者 张宏伟 李胜 +5 位作者 韩军 宋卫华 兰天伟 荣海 付兴 杨振华 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期191-202,共12页
冲击地压的实质是煤岩体内积聚的弹性变形能突然释放的动力现象,是煤矿重大动力灾害之一。地质动力区划认为现代地质构造运动等内动力作用和构造应力场对矿井动力灾害的孕育、发生和发展过程具有重要影响。地质动力区划主要研究内动力... 冲击地压的实质是煤岩体内积聚的弹性变形能突然释放的动力现象,是煤矿重大动力灾害之一。地质动力区划认为现代地质构造运动等内动力作用和构造应力场对矿井动力灾害的孕育、发生和发展过程具有重要影响。地质动力区划主要研究内动力地质作用对人类工程活动影响,在煤矿开采领域主要用于研究现代构造运动影响下的冲击地压等矿井动力灾害问题。辽宁工程技术大学地质动力区划团队根据中国大陆的构造运动和构造形式的特点,在俄罗斯И.М.巴图金娜院士和И.М.佩图霍夫院士创建的以断块构造划分为核心内容的地质动力区划方法基础上,经过30余年的研究和实际应用,对地质动力区划的研究内容进行了广泛拓展,创建了地质动力环境评价方法、煤岩动力系统与能量特征分析方法和矿井动力灾害多因素模式识别方法,开发了岩体应力分析系统和地质动力区划信息管理系统,丰富和深化了地质动力区划理论和方法,开创了地质动力区划研究的全新体系,为冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害的危险性预测与防治提供了全新的研究方法。笔者介绍了地质动力区划及其在冲击地压研究方面的部分应用成果:(1)基于地质动力区划的煤岩动力系统分析方法,计算确定的系统“损伤区半径上限值”作为冲击地压工作面超前支护范围的参考值,为冲击地压矿井确定超前支护范围提供了依据;计算确定的系统“影响区半径上限值”作为冲击地压矿井工作面开采影响范围参考值,为确定2个采煤工作面之间的距离提供了依据。(2)基于地质动力区划的多因素模式识别方法,在地质动力区划信息管理系统的支持下,实现了冲击地压危险性的分单元精细化预测,为矿井提供了更精确的冲击地压危险性区域空间定位和更准确的冲击地压危险程度预测结果,提高了矿井冲击地压危险性预测的准确性和时效性。地质动力区划在中国的义马、鹤壁、鹤岗、双鸭山等矿区的40多个煤矿的动力灾害危险性预测和防治工作等方面得到了广泛应用。 展开更多
关键词 地质动力区划 矿井动力灾害 冲击地压 地质动力环境 煤岩动力系统 多因素模式识别 危险性预测
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基于煤岩动力系统能量的冲击地压矿井临界深度判别 被引量:11
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作者 荣海 于世棋 +4 位作者 张宏伟 梁冰 韩军 兰天伟 杨振华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1263-1270,共8页
为了定量计算典型冲击地压矿井的临界深度,实现煤矿冲击地压的有效防控。应用地质动力环境评价方法,将冲击地压矿井划分为“典型冲击地压矿井”和“非典型冲击地压矿井”2种类型。通过构建的煤岩动力系统模型,研究了煤岩动力系统的能量... 为了定量计算典型冲击地压矿井的临界深度,实现煤矿冲击地压的有效防控。应用地质动力环境评价方法,将冲击地压矿井划分为“典型冲击地压矿井”和“非典型冲击地压矿井”2种类型。通过构建的煤岩动力系统模型,研究了煤岩动力系统的能量特征及其与冲击地压显现的关系。分析了自重应力场和构造应力场下煤岩动力系统的能量特征,并分别确定了不同应力场条件下的煤岩动力系统能量计算方法,在此基础上提出了典型冲击地压矿井的临界深度计算方法,并在3个典型冲击地压矿井进行了准确性验证。研究结果表明:在自然地质条件下,煤岩动力系统的总能量与构造应力场下煤岩动力系统的能量相等,自重应力场下煤岩动力系统的能量为基础能量,煤岩动力系统释放的能量为构造应力场下能量与基础能量的差值。对于典型冲击地压矿井,煤岩动力系统的总能量主要源于构造应力场,在构造应力场条件下煤岩动力系统积聚的能量已经能够支撑冲击地压发生,在开采活动诱发下就会发生冲击地压;对于非典型冲击地压矿井,在构造应力场条件下煤岩动力系统积聚的能量不足以支撑冲击地压发生,需要其他工程条件补充能量,在开采活动诱发下才有可能发生冲击地压。根据验证结果,典型冲击地压矿井的临界深度计算方法,以及煤岩动力系统能量计算方法准确性较高,可达93%以上,可以广泛应用于矿井冲击地压的预测与危险性评价工作中。非典型冲击地压矿井的煤岩动力系统能量补充因素较多,如采掘活动、煤柱应力、顶板活动等,将在后续研究工作中深入研究。 展开更多
关键词 冲击地压 煤岩动力系统 能量特征 典型冲击地压矿井 临界深度 准确性验证
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“双一流”背景下莫斯科矿业大学教育理念对采矿工程学科发展影响探讨 被引量:2
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作者 兰天伟 张宏伟 +1 位作者 韩军 李胜 《山西煤炭》 2017年第6期6-8,共3页
在国家统筹建设"双一流"大学背景下,如何借力学校学科优势、科研优势向本科教学和人才培养转移,实现学科一流特色,本科人才培养尤为关键。莫斯科矿业大学采矿工程专业发展至今已有近百年历史,采矿工程专业优势明显、特色鲜明... 在国家统筹建设"双一流"大学背景下,如何借力学校学科优势、科研优势向本科教学和人才培养转移,实现学科一流特色,本科人才培养尤为关键。莫斯科矿业大学采矿工程专业发展至今已有近百年历史,采矿工程专业优势明显、特色鲜明,辽宁工程技术大学矿业学院采矿工程专业作为国家首批重点大学的重点学科、优势学科,两校都是具有地矿特色的大学。因此,在教育教学模式、专业改革、人才培养、科研领域等方面可以相互借鉴学习。在充分调研莫斯科矿业大学采矿工程专业的教育、教学理念的基础上,学习先进的教育教学和人才培养模式,实现优势互补,探索适合我校采矿工程学科发展的新思路,将对采矿工程学科建设为世界一流特色学科具有重大意义。 展开更多
关键词 “双一流”大学 采矿工程 教育教学模式 人才培养
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平顶山矿区深部矿井动力灾害预测方法与应用 被引量:29
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作者 张建国 兰天伟 +2 位作者 王满 高明忠 荣海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1698-1706,共9页
煤与瓦斯突出、冲击地压等矿井动力灾害严重威胁着我国深部矿井安全高效生产,当前总体缺乏准确的预测理论与方法。为了提高平顶山矿区深部开采阶段动力灾害发生的预防与治理水平,在分析矿区自然地质动力条件的前提下,以平顶山东部矿区... 煤与瓦斯突出、冲击地压等矿井动力灾害严重威胁着我国深部矿井安全高效生产,当前总体缺乏准确的预测理论与方法。为了提高平顶山矿区深部开采阶段动力灾害发生的预防与治理水平,在分析矿区自然地质动力条件的前提下,以平顶山东部矿区为研究目标,基于最大主应力、应力梯度等因素对矿区动力灾害发生的潜在危险进行了预测分区,发现地形曲率对平顶山东部矿区的煤与瓦斯突出概率产生较大影响。平顶山东部矿区的正曲率半径范围内煤与瓦斯突出比率占总突出次数的80.21%。同时,基于煤与瓦斯突出系统的能量特征,确定了平顶山东部矿区煤与瓦斯突出的临界能量为106 J。在前期利用地质动力区划方法划分Ⅰ~Ⅴ级活动构造的研究基础上,进一步考虑开采活动作用的影响,明确目标煤层、目标采区动力灾害发生的模式,进行动力灾害二级预测。对八矿、十矿和十二矿规划区域划分Ⅵ级和Ⅴ级断裂构造,确定该区域断裂构造的分布特征和相互作用关系,建立相应的空间信息分析系统,分析活动构造的活动规律,发现平顶山东部矿区的煤体瓦斯主要受控于褶曲构造、断裂构造和构造之间的复合、联合、组合等地质构造。煤与瓦斯突出事故发生在地质构造带的次数占总次数的69.6%。同时,确定了平顶山东部矿区的区域断裂构造的分布方式,Ⅵ级和Ⅴ级活动断裂区煤与瓦斯突出的局部分布特征。 展开更多
关键词 矿井动力灾害 一级预测 二级预测 地质动力区划 危险性评价
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断裂构造分形几何特征对冲击地压的控制作用研究 被引量:2
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作者 张满仓 兰天伟 +2 位作者 贾伟东 赵文琪 杨振华 《煤炭工程》 北大核心 2023年第5期103-110,共8页
断裂构造是影响煤矿开采的重要地质因素,也是诱发矿井冲击地压灾害的主要因素之一。为分析断裂构造对冲击地压的控制作用,以鹤岗南部矿区为工程研究背景,基于地质动力区划法,划分了鹤岗南部矿区的断裂构造,利用分形几何原理,统计计算了... 断裂构造是影响煤矿开采的重要地质因素,也是诱发矿井冲击地压灾害的主要因素之一。为分析断裂构造对冲击地压的控制作用,以鹤岗南部矿区为工程研究背景,基于地质动力区划法,划分了鹤岗南部矿区的断裂构造,利用分形几何原理,统计计算了研究区断裂全区与分区的分形维数,分析了研究区断裂全区与分区分形几何特征,探究了断裂分形维数与冲击地压空间位置的耦合关系。结果表明:NW向断裂和近SN向断裂对鹤岗南部矿区的冲击地压控制作用程度较高,NE向断裂次之,近WE向断裂则最差。冲击地压空间位置与研究区断裂分区分维值有较好的对应关系,已发生冲击地压的分区,其分区断裂分维值较大,处于断裂构造较复杂和复杂的区域。不同方向的断裂在同一分区的分维值与冲击地压密切程度不同,其断裂对冲击地压的控制作用程度也不同,同一方向的断裂在不同分区的分维值与冲击地压控制作用程度亦是如此。研究成果从分形几何角度揭示了断裂构造对冲击地压控制作用,可为冲击地压预测与治理提供新思路。 展开更多
关键词 断裂构造 冲击地压 分形维数 鹤岗南部矿区 控制作用
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基于压缩感知的L1范数谱投影梯度算法地震数据重建 被引量:3
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作者 兰天维 韩立国 张良 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期219-228,244,共11页
随着油气勘探的发展,采集的数据规模与复杂度越来越大,对这些数据进行重建的精度与效率影响到后续地震资料的处理效果。常用于地震数据重建的压缩感知理论与重建算法各有精度与效率的优势,因此对于大规模、复杂地震数据,综合考虑重建精... 随着油气勘探的发展,采集的数据规模与复杂度越来越大,对这些数据进行重建的精度与效率影响到后续地震资料的处理效果。常用于地震数据重建的压缩感知理论与重建算法各有精度与效率的优势,因此对于大规模、复杂地震数据,综合考虑重建精度与计算时间,提出了一种基于压缩感知理论和L1范数谱投影梯度算法(SPGL1)的地震数据重建方法。首先根据地震数据的缺失情况选择采样矩阵,然后在contourlet域中采用L1范数谱投影梯度算法重建缺失的稀疏系数,最后进行contourlet反变换实现地震数据的重建。合成地震数据实验结果表明,基于压缩感知和L1范数谱投影梯度算法重建的地震数据精度较好,计算效率高。通过实际地震资料处理,对比了相同稀疏变换基情况下常用的贪婪算法中的正交匹配追踪(OMP)、梯度投影稀疏重建算法(GPSR)及L1范数谱投影梯度算法(SPGL1)的应用效果,发现基于压缩感知的L1范数谱投影梯度算法鲁棒性较好,受噪声影响小,重建精度高,并且兼顾了计算效率的需求。 展开更多
关键词 压缩感知 测量矩阵 CONTOURLET变换 地震数据重建 贪婪算法 绕射波 SPGL1
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Structure and deformation measurements of shallow overburden during top coal caving longwall mining 被引量:6
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作者 Li Sheng Fan Chaojun +3 位作者 Luo Mingkun Yang Zhenhua lan tianwei Zhang Haifeng 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2017年第6期1081-1085,共5页
Mining induced pressures are strong and overburden failure areas are large in top coal caving longwall mining, which constrains high production and safety mining. By employing the combination of the full view borehole... Mining induced pressures are strong and overburden failure areas are large in top coal caving longwall mining, which constrains high production and safety mining. By employing the combination of the full view borehole photography technique and the seismic CT scanner technique, the deformation and failure of overlying strata of fully mechanized caving face in shallow coal seam were studied and the failure development of overburden was determined. Results show that the full view borehole photography can reveal the characteristics of strata, and the seismic CT scanner can reflect the characteristics of strata between the boreholes. The combined measurement technique can effectively determine the height of fractured and caved zones. The top end of the caved zone in Yangwangou coal mine employing the top coal caving longwall mining was at the depth of 171 m and fractured zone was at the depth of 106-110 m. The results provide a theoretic foundation for controlling the overburden strata in the shallow buried top coal caving panel. 展开更多
关键词 Top coal CAVING SHALLOW depth OVERBURDEN failure and deformation Full view BOREHOLE PHOTOGRAPHY Seismic CT SCANNER
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矿区断裂分形特征及其与冲击地压相关性分析 被引量:1
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作者 张满仓 兰天伟 +2 位作者 袁永年 张顺峰 王顺翔 《矿业工程研究》 2023年第3期9-16,共8页
冲击地压发生机理复杂,影响因素较多,而断裂构造是冲击地压发生的重要地质因素,甚至对冲击地压有控制作用.为定量研究不同矿区的断裂构造分形维数与冲击地压发生次数、位置的相关性,以同一区域相同地质条件下的鹤岗南部矿区和东荣矿区... 冲击地压发生机理复杂,影响因素较多,而断裂构造是冲击地压发生的重要地质因素,甚至对冲击地压有控制作用.为定量研究不同矿区的断裂构造分形维数与冲击地压发生次数、位置的相关性,以同一区域相同地质条件下的鹤岗南部矿区和东荣矿区为工程研究背景,基于地质动力区划法确定不同矿区的断裂构造,并以此为研究对象,利用分形几何理论,统计计算2个矿区的断裂分形维数,分析各矿井的分形几何特征.结果表明:(1)在2.00,1.00,0.50,0.25 km的分形尺度下,鹤岗南部矿区和东荣矿区的断裂构造具有空间分形几何结构特征和统计自相似性;(2)在2.00 km的分区网格尺度下,不同矿区的矿井断裂分布有明显的差异性,且断裂分形维数越大,其复杂程度及发育程度也越高;(3)在相同的分区标度下,矿区断裂分形维数与冲击地压发生次数有较好的对应关系,断裂分形维数越大,冲击地压发生可能性也越大;(4)断裂分区分形维数与冲击地压空间位置存在耦合关系,断裂分形维数较小,则冲击地压集中分布.由此说明同一区域地质背景下不同矿区的断裂分形维数与冲击地压发生次数、位置有较强的相关性. 展开更多
关键词 断裂构造 分形几何 分形维数 冲击地压 相关性
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