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深部多层坚硬顶板动−静载耦合致灾机制与监测
1
作者
付兴
李英豪
+4 位作者
张宏伟
荣海
宋健康
杨振华
王玉柱
《工矿自动化》
北大核心
2025年第10期131-141,150,共12页
因地质赋存、采掘布局等存在差异,冲击地压机制需要结合矿井和工作面的具体条件进行针对性研究。以河南大有能源股份有限公司耿村煤矿12240工作面为研究对象,从微震能量事件、工作面前方动静载能量叠加致灾和坚硬顶板应力在线监测的角...
因地质赋存、采掘布局等存在差异,冲击地压机制需要结合矿井和工作面的具体条件进行针对性研究。以河南大有能源股份有限公司耿村煤矿12240工作面为研究对象,从微震能量事件、工作面前方动静载能量叠加致灾和坚硬顶板应力在线监测的角度确定了上覆坚硬顶板对工作面冲击地压的影响。通过微震能量事件分布特征确定了坚硬顶板失稳活动的时空规律;建立了充分采动条件下工作面超前支承压力力学模型,提出了基于能量叠加原理的动静载耦合分析方法,计算了上覆各坚硬岩层破断传递至工作面的能量叠加;建立了坚硬岩层活动在线监测方案,通过锚索监测数据,定量揭示了工作面开采过程中煤岩体应力动态演化规律。研究结果表明:低位坚硬岩层、中位坚硬岩层1和中位坚硬岩层2协同破断传递至工作面的叠加能量达1.22×10^(4)J,显著超过耿村煤矿冲击地压临界能量;锚索监测数据显示,测点在距开切眼132~143 m区间出现显著应力增幅异常,该异常区与微震能量事件时空演化具有高度相关性,确定为冲击地压产生的主要诱因;基于锚索应力动态响应特征,将工作面推进过程中前方煤岩体活动特征划分为缓慢影响阶段、显著影响阶段和影响急速下降阶段3个典型阶段。
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关键词
冲击地压
多层坚硬顶板
动静载耦合
微震能量事件
深部开采
应力监测
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职称材料
关键层复合效应下动静载诱冲机制及影响因素
2
作者
曹安业
吕国伟
+6 位作者
薛成春
翁明月
张学启
马祥
彭雨杰
白贤栖
郝琪
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第9期141-152,共12页
鄂尔多斯矿区直罗组内邻近砂岩层间的运动及破断会相互影响形成复合效应,导致工作面超前支承应力峰值大、范围广,大能量微震事件频发,不同关键层影响下的动力显现特征也不尽相同。基于某矿3-102工作面不同钻孔控制区域动力显现的差异性...
鄂尔多斯矿区直罗组内邻近砂岩层间的运动及破断会相互影响形成复合效应,导致工作面超前支承应力峰值大、范围广,大能量微震事件频发,不同关键层影响下的动力显现特征也不尽相同。基于某矿3-102工作面不同钻孔控制区域动力显现的差异性,采用理论分析及数据分析方法构建了厚砂岩关键层复合效应结构力学模型,提出了复合关键层形成的判定条件,揭示了复合关键层采场冲击地压发生机理,模拟研究了分层厚度比、中间层厚度对岩层复合效应的影响,优化了复合效应作用下释能降载方案。研究结果表明:近煤层关键层赋存状态的不同是引起动力显现差异性的根本原因,2层厚度超过30m砂岩层赋存区域冲击危险程度高于单层厚度为50~70m的区域;提出了复合关键层的形成条件:2个关键层同步运动且在岩层接触面及模型最大剪应力处均不产生剪切滑移;复合关键层作用下工作面超前支承应力峰值及影响范围增加,破断释放动载强烈,与现场数据吻合,佐证了关键层复合效应下的冲击是由静载及多次强动载叠加作用诱发;上下分层厚度越接近、中间层厚度越薄,岩层间的复合效应越明显;优化后的顶板深孔爆破及煤体大直径钻孔方案施工后,工作面大能量微震事件活动强度、煤岩体应力集中水平明显降低,有效弱化了关键层复合效应对冲击危险的影响程度。
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关键词
大
能量
微震
事件
复合关键层
复合效应
冲击地压
动静载
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职称材料
鹤岗区域地震特征与矿井冲击地压相关性研究
3
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。
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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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职称材料
题名
深部多层坚硬顶板动−静载耦合致灾机制与监测
1
作者
付兴
李英豪
张宏伟
荣海
宋健康
杨振华
王玉柱
机构
辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院
辽宁工程技术大学矿业学院
山东能源新矿内蒙古能源有限责任公司
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第10期131-141,150,共12页
基金
国家自然科学基金面上项目(51674135)。
文摘
因地质赋存、采掘布局等存在差异,冲击地压机制需要结合矿井和工作面的具体条件进行针对性研究。以河南大有能源股份有限公司耿村煤矿12240工作面为研究对象,从微震能量事件、工作面前方动静载能量叠加致灾和坚硬顶板应力在线监测的角度确定了上覆坚硬顶板对工作面冲击地压的影响。通过微震能量事件分布特征确定了坚硬顶板失稳活动的时空规律;建立了充分采动条件下工作面超前支承压力力学模型,提出了基于能量叠加原理的动静载耦合分析方法,计算了上覆各坚硬岩层破断传递至工作面的能量叠加;建立了坚硬岩层活动在线监测方案,通过锚索监测数据,定量揭示了工作面开采过程中煤岩体应力动态演化规律。研究结果表明:低位坚硬岩层、中位坚硬岩层1和中位坚硬岩层2协同破断传递至工作面的叠加能量达1.22×10^(4)J,显著超过耿村煤矿冲击地压临界能量;锚索监测数据显示,测点在距开切眼132~143 m区间出现显著应力增幅异常,该异常区与微震能量事件时空演化具有高度相关性,确定为冲击地压产生的主要诱因;基于锚索应力动态响应特征,将工作面推进过程中前方煤岩体活动特征划分为缓慢影响阶段、显著影响阶段和影响急速下降阶段3个典型阶段。
关键词
冲击地压
多层坚硬顶板
动静载耦合
微震能量事件
深部开采
应力监测
Keywords
rock burst
multilayer hard roof
dynamic–static load coupling
microseismic energy event
deep mining
stress monitoring
分类号
TD325 [矿业工程—矿井建设]
在线阅读
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职称材料
题名
关键层复合效应下动静载诱冲机制及影响因素
2
作者
曹安业
吕国伟
薛成春
翁明月
张学启
马祥
彭雨杰
白贤栖
郝琪
机构
中国矿业大学矿业工程学院
中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室
中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程实验室
上海大屯能源股份有限公司江苏分公司
内蒙古伊泰煤炭股份有限公司
内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第9期141-152,共12页
基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004603)
国家自然科学基金资助项目(52274098)
江苏省创新支撑计划国际科技合作/港澳台科技合作-重点国别产业技术研发合作资助项目(BZ2023050)。
文摘
鄂尔多斯矿区直罗组内邻近砂岩层间的运动及破断会相互影响形成复合效应,导致工作面超前支承应力峰值大、范围广,大能量微震事件频发,不同关键层影响下的动力显现特征也不尽相同。基于某矿3-102工作面不同钻孔控制区域动力显现的差异性,采用理论分析及数据分析方法构建了厚砂岩关键层复合效应结构力学模型,提出了复合关键层形成的判定条件,揭示了复合关键层采场冲击地压发生机理,模拟研究了分层厚度比、中间层厚度对岩层复合效应的影响,优化了复合效应作用下释能降载方案。研究结果表明:近煤层关键层赋存状态的不同是引起动力显现差异性的根本原因,2层厚度超过30m砂岩层赋存区域冲击危险程度高于单层厚度为50~70m的区域;提出了复合关键层的形成条件:2个关键层同步运动且在岩层接触面及模型最大剪应力处均不产生剪切滑移;复合关键层作用下工作面超前支承应力峰值及影响范围增加,破断释放动载强烈,与现场数据吻合,佐证了关键层复合效应下的冲击是由静载及多次强动载叠加作用诱发;上下分层厚度越接近、中间层厚度越薄,岩层间的复合效应越明显;优化后的顶板深孔爆破及煤体大直径钻孔方案施工后,工作面大能量微震事件活动强度、煤岩体应力集中水平明显降低,有效弱化了关键层复合效应对冲击危险的影响程度。
关键词
大
能量
微震
事件
复合关键层
复合效应
冲击地压
动静载
Keywords
high-energy microseismic event
composite key strata
composite effect
rock burst
dynamic and static load
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
在线阅读
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职称材料
题名
鹤岗区域地震特征与矿井冲击地压相关性研究
3
作者
兰天伟
唐小富
赵文琪
郭维强
张志佳
王顺翔
路凯翔
机构
辽宁工程技术大学矿业学院
辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院
国家能源集团杭锦能源有限责任公司塔然高勒煤矿
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司红柳煤矿
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第5期105-113,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51604139)
辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才计划项目(XLYC2007042)
+1 种基金
辽宁省教育厅基本科研项目(重点项目)(LJKZ0325)
鄂尔多斯市标志性创新团队项目(TD20240005)。
文摘
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。
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
Keywords
natural earthquake
coal mine rockburst
geodynamic environment
spatiotemporal correlation
focal mechanism solution
high-energy microseismic event
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深部多层坚硬顶板动−静载耦合致灾机制与监测
付兴
李英豪
张宏伟
荣海
宋健康
杨振华
王玉柱
《工矿自动化》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
关键层复合效应下动静载诱冲机制及影响因素
曹安业
吕国伟
薛成春
翁明月
张学启
马祥
彭雨杰
白贤栖
郝琪
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
鹤岗区域地震特征与矿井冲击地压相关性研究
兰天伟
唐小富
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
0
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职称材料
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