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矿震震动波速度层析成像评估冲击危险的验证
被引量：
35
1
作者
蔡武
窦林名
+3 位作者
李振雷
巩思园
韩荣军
刘军
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第1期252-262,共11页
矿震震动波速度层析成像,作为一种新的地球物理方法在冲击矿压危险评估领域具有广阔的应用前景,但截至目前,采用该技术评估冲击危险的现场应用研究还比较少,尤其是与传统监测手段的对比验证研究,还未见有相关文献报道.本文将层析成像技...
矿震震动波速度层析成像,作为一种新的地球物理方法在冲击矿压危险评估领域具有广阔的应用前景,但截至目前,采用该技术评估冲击危险的现场应用研究还比较少,尤其是与传统监测手段的对比验证研究,还未见有相关文献报道.本文将层析成像技术和微震实时监测相结合,对河南义马跃进煤矿25110工作面回采过程中的P波速度进行了反演,并对比分析了该技术与传统监测手段之间的对应关系.研究结果表明,强矿震主要发生在高波速区或高波速变化梯度区;波速与数值模拟结果、钻屑量、钻孔应力值以及电磁辐射值之间存在正相关关系,且对应一致性较好,进而验证了矿震震动波速度层析成像技术评估冲击危险的可行性,同时也为进一步研究波速与应力或冲击危险的直接及定量关系提供参考.
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关键词
冲击
矿
压
矿震震动波速度层析成像
数值模拟
钻屑
钻孔应力
电磁辐射
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职称材料
煤矿矿震应力波传播衰减理论模型及应用研究
2
作者
朱建波
郑福润
+5 位作者
谢和平
周宏伟
张茹
马斌文
张修峰
公维国
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025年第2期18-31,共14页
矿震应力波传播衰减规律是准确评估矿震致灾性的重要理论基础。为明确煤矿矿震的震动效应,并为矿震风险评估提供理论依据,开展了矿震应力波传播衰减理论模型及其应用的研究。首先,建立考虑几何衰减系数、材料衰减系数和地应力影响的矿...
矿震应力波传播衰减规律是准确评估矿震致灾性的重要理论基础。为明确煤矿矿震的震动效应,并为矿震风险评估提供理论依据,开展了矿震应力波传播衰减理论模型及其应用的研究。首先,建立考虑几何衰减系数、材料衰减系数和地应力影响的矿震应力波传播衰减理论模型。随后,以石拉乌素煤矿为工程背景,采取室内试验与现场监测相结合的方法,测定了地层材料衰减系数,研究地应力对传播衰减模型的影响,构建了适用于该矿的矿震应力波传播衰减模型,并将该模型应用于现场矿震震级的估算,验证了模型的可靠性。研究结果表明:模型中几何衰减系数与矿震震级、波阵面的扩散以及应力波在非连续面中的散射相关;材料衰减系数与地层介质黏弹性、地层波速和应力波频率有关,地应力对传播衰减模型材料衰减系数有显著影响。基于提出的矿震应力波传播衰减模型,估算了石拉乌素煤矿矿震震级,与地震局预报的震级结果具有较好的一致性,验证了该模型在实际应用中的可靠性。根据应力波传播衰减理论模型和震级能量关系,得到了不同震级矿震的应力波传播衰减规律的预测结果。研究结果为理解矿震应力波传播衰减规律提供了理论基础,对评价矿震风险具有指导意义。
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关键词
矿
震
应力
波
传播衰减模型
地应力
峰值振动
速度
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职称材料
煤矿矿震类型及震动波传播规律研究
被引量：
40
3
作者
窦林名
曹晋荣
+3 位作者
曹安业
柴彦江
白金正
阚吉亮
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期23-31,共9页
针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题,综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对煤矿矿震进行了分类,通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程,结合微震监测数据,统计分...
针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题,综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对煤矿矿震进行了分类,通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程,结合微震监测数据,统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律,初步探讨了危险性矿震判别方法。结果表明:煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种,其中高能矿震型又可细分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震是否对井下人员或设备造成危害,又可将矿震分为正常矿震和危险性矿震2大类。矿震震动波传播受多种因素影响,煤岩体中的不连续面对震动波传播作用明显。揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制:当震动波传递的应力与原岩应力叠加超过不连续面强度时,不连续面发生破坏,出现一定位移,介质的不连续性阻断了震动波应力传播。矿震传播过程中,质点峰值速度与震动波能量之间具有内在联系,峰值速度、能量均与传播距离呈负指数型关系。实测表明:某矿区实体煤区域和采空区区域的质点震动速度吸收系数分别为0.00375和0.0076,震动波能量吸收系数分别为0.0075、0.0152,2种区域内震动波衰减差异明显,不连续面对震动波传播影响显著,验证了数值模拟的正确性。
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关键词
矿
震
类型
震动
波
能量衰减
冲击地压
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职称材料
用小波分析理论研究采矿速度与矿震的关系
被引量：
2
4
作者
王伟
姜岩
+1 位作者
宁津生
钟波
《大地测量与地球动力学》
CSCD
北大核心
2008年第3期108-111,共4页
矿震主要受开采活动、矿山所处构造环境及区域构造应力场的影响。应用小波多分辨率分析发现,开采速度与矿震发生有很强的联系性和相关性,证实了通过控制开采速度可减少矿震发生的观点,论证了应用开采速度曲线预测矿震的可行性,并给出了...
矿震主要受开采活动、矿山所处构造环境及区域构造应力场的影响。应用小波多分辨率分析发现,开采速度与矿震发生有很强的联系性和相关性,证实了通过控制开采速度可减少矿震发生的观点,论证了应用开采速度曲线预测矿震的可行性,并给出了具体的预测数据。实验表明,慢匀速开采能有效地减少矿震发生的次数。
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关键词
小
波
多分辨率分析
开采
速度
矿
震
预测
慢匀速开采
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职称材料
新疆巴楚-伽师地区上地壳三维速度层析成像
被引量：
2
5
作者
和锐
杨建思
张翼
《西北地震学报》
CSCD
北大核心
2010年第2期139-143,149,共6页
利用近震层析成像方法和2003年新疆巴楚-伽师MS6.8地震走时资料反演得到了震区地下速度图像。结果表明:P波速度在地壳内5km以上表现出了较强的横向非均匀性,反映该区地表的沉积盖层介质特征;在5～22km深度内以NWW和NNE向共轭相交的高速...
利用近震层析成像方法和2003年新疆巴楚-伽师MS6.8地震走时资料反演得到了震区地下速度图像。结果表明:P波速度在地壳内5km以上表现出了较强的横向非均匀性,反映该区地表的沉积盖层介质特征;在5～22km深度内以NWW和NNE向共轭相交的高速异常带为主,周围速度相对较低。结合构造背景和震源机制解,认为这一区处于NW-SE向的右行走滑和NNE-SSW向的挤压应力双力偶作用下,使得发生的地震有一定的相似性。而NWW和NNE向非均匀性条带为应变能的积累和释放提供了基础,是这次地震发生的一个重要条件。结合宏观调查和石油资料,推断这次地震发生在塔里木盆地西部的一条NWW走向、北倾的巴什托普隐伏断裂上。
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关键词
巴楚-伽师
震
区
上地壳结构
近
震
层析成像
P
波
速度
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职称材料
矿震动载对围岩的冲击破坏效应
被引量：
61
6
作者
曹安业
范军
+1 位作者
牟宗龙
郭晓强
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期2006-2010,共5页
分析了矿震激发震动波能量的传播模式、衰减特征及动态应力降大小,并基于能量和刚度理论,分析了动静载组合作用下巷道煤体的冲击破坏机理。研究表明,矿震震动能量的传播衰减特征主要依赖于能量几何扩散、传播岩体介质的阻尼衰减,以及矿...
分析了矿震激发震动波能量的传播模式、衰减特征及动态应力降大小,并基于能量和刚度理论,分析了动静载组合作用下巷道煤体的冲击破坏机理。研究表明,矿震震动能量的传播衰减特征主要依赖于能量几何扩散、传播岩体介质的阻尼衰减,以及矿震震源的震动位移场和能量辐射特征的综合影响。矿震动载传播至采场或巷道围岩时,分别与煤岩系统的静态应力(能量)场进行能量标量和应力矢量叠加。矿震动载的能量叠加可使煤岩系统聚集的能量增加,而应力叠加使系统内煤体变形破坏做功所消耗的能量减小,从而使系统聚集和消耗的"差能"增加。系统可释放的"差能"越多,煤体失稳的可能性越大,当动静载组合作用下煤岩系统同时满足冲击矿压发生的能量和刚度条件时,煤层发生动态冲击破坏。
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关键词
矿
震
围岩
震动
效应
冲击
矿
压
震动
波
应力降
能量耗散
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职称材料
采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究
被引量：
5
7
作者
曹安业
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第1期177-178,共2页
围绕矿井采动煤岩冲击破裂的震动效应问题,采用理论分析、实验室物理模拟、数值模拟分析、现场试验和工程实践等方法,研究了采动诱发煤岩震动的震源破裂机理,揭示了矿震辐射能量的传播模式与衰减规律,分析了矿震动载的诱冲机理及其对巷...
围绕矿井采动煤岩冲击破裂的震动效应问题,采用理论分析、实验室物理模拟、数值模拟分析、现场试验和工程实践等方法,研究了采动诱发煤岩震动的震源破裂机理,揭示了矿震辐射能量的传播模式与衰减规律,分析了矿震动载的诱冲机理及其对巷道围岩冲击破坏效应的影响因素,并提出了煤岩冲击的预测及防治对策,最后在工程实践中进行了实证研究。煤矿井下采掘后,采场或巷道周围煤岩体要产生破裂、运动。其中:顶板弯拉断裂、冒落、离层等具有典型拉伸破裂特征;顶板回转失稳、煤柱压缩破裂等具有典型内爆破裂特征;而顶板剪切破裂、岩块滑移失稳、煤柱动态冲击和断层"活化"等则具有典型剪切破裂特征。以此,构建了煤岩震动震源等效力与震动远场位移的关系矩阵,建立了煤岩震动的等效震源模型,研究了其震动位移场及能量辐射特征,揭示了煤岩震动间的震源破裂机理差异,并根据震动波场特征进行了煤岩震动的分类。实验室模拟研究了顶板、煤(矿)柱和断层型等煤岩冲击破裂的微震效应及波场特征。结果表明:大尺度岩板主断裂、两次次断裂分别符合顶板水平拉伸、滑移和回转失稳的位移波场特征;弱、强冲击倾向性煤岩试样压缩受载分别近似满足煤(矿)柱内爆和动态冲击破裂的波场特征;且岩板主、次断裂,煤岩样前兆破裂,主震动间随破裂尺度增大,微震效应主要呈振幅增加、主频降低的演变规律。采用矩张量反演方法进行采动煤岩震源破裂机理的量化研究。结果表明,采用P、S波,尤其是P、SH波或P、SV、SH波的震动位移场组合进行震源矩张量的最小二乘线性反演,可确保反演结果较好反映采动煤岩冲击破裂的震源机理和破裂特征。现场进行了爆破震动试验及Siroseis微震实测工作,对冲击震动波在采动煤岩体中传播的微震效应进行研究。结果表明,随采空区垮落、破裂范围扩大及覆岩性质的强度弱化,震动P波平均波速、峰值振幅平均值及P波初至平均频率等微震参量均有较大程度降低。理论分析了矿震激发震动波能量的传播模式和衰减特征,揭示了传播至巷道围岩处矿震残余动载的诱冲机理,数值模拟研究了矿震动载对巷道围岩冲击破坏效应的影响规律,进而提出了煤岩冲击预测及防治对策。在具有强矿震危险的山东鲍店煤矿103上02工作面和高冲击危险的甘肃华亭煤矿250102工作面进行了现场实践,基于SOS微震监测,对比分析各自开采地质条件下,采动诱发不同能量级别煤岩震动的震源破裂机理及强矿震动载对巷道围岩的不同冲击破坏效应,为现场煤岩冲击的预测及防治提供了依据。
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关键词
冲击
矿
压
矿
震
位移
波
场
破裂机理
震动
效应
矩张量
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职称材料
题名
矿震震动波速度层析成像评估冲击危险的验证
被引量：
35
1
作者
蔡武
窦林名
李振雷
巩思园
韩荣军
刘军
机构
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
河南大有能源股份有限公司
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第1期252-262,共11页
基金
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2015XKZD04)
中国博士后科学基金(2015M580494)
江苏高校优势学科建设工程项目资助
文摘
矿震震动波速度层析成像,作为一种新的地球物理方法在冲击矿压危险评估领域具有广阔的应用前景,但截至目前,采用该技术评估冲击危险的现场应用研究还比较少,尤其是与传统监测手段的对比验证研究,还未见有相关文献报道.本文将层析成像技术和微震实时监测相结合,对河南义马跃进煤矿25110工作面回采过程中的P波速度进行了反演,并对比分析了该技术与传统监测手段之间的对应关系.研究结果表明,强矿震主要发生在高波速区或高波速变化梯度区;波速与数值模拟结果、钻屑量、钻孔应力值以及电磁辐射值之间存在正相关关系,且对应一致性较好,进而验证了矿震震动波速度层析成像技术评估冲击危险的可行性,同时也为进一步研究波速与应力或冲击危险的直接及定量关系提供参考.
关键词
冲击
矿
压
矿震震动波速度层析成像
数值模拟
钻屑
钻孔应力
电磁辐射
Keywords
Rock burst
Passive seismic velocity tomography
Numerical simulation
Drilling pulverized coal parameters
Borehole stress
Electromagnetic emission
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
煤矿矿震应力波传播衰减理论模型及应用研究
2
作者
朱建波
郑福润
谢和平
周宏伟
张茹
马斌文
张修峰
公维国
机构
深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室
深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室
深圳大学深地科学与绿色能源研究院
中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
四川大学水利水电学院
山东能源集团有限公司
出处
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025年第2期18-31,共14页
基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004602)
国家自然科学基金资助项目(52325404)
+3 种基金
珠江人才计划引进创新创业团队资助项目(2019ZT08G315)
山东能源集团2022年揭榜挂帅资助项目(SNKJ2022A01-R26)
深圳市基础研究资助项目(JCYJ20220818095605012)
深圳大学2035卓越研究计划资助项目(2022B001)。
文摘
矿震应力波传播衰减规律是准确评估矿震致灾性的重要理论基础。为明确煤矿矿震的震动效应,并为矿震风险评估提供理论依据,开展了矿震应力波传播衰减理论模型及其应用的研究。首先,建立考虑几何衰减系数、材料衰减系数和地应力影响的矿震应力波传播衰减理论模型。随后,以石拉乌素煤矿为工程背景,采取室内试验与现场监测相结合的方法,测定了地层材料衰减系数,研究地应力对传播衰减模型的影响,构建了适用于该矿的矿震应力波传播衰减模型,并将该模型应用于现场矿震震级的估算,验证了模型的可靠性。研究结果表明:模型中几何衰减系数与矿震震级、波阵面的扩散以及应力波在非连续面中的散射相关;材料衰减系数与地层介质黏弹性、地层波速和应力波频率有关,地应力对传播衰减模型材料衰减系数有显著影响。基于提出的矿震应力波传播衰减模型,估算了石拉乌素煤矿矿震震级,与地震局预报的震级结果具有较好的一致性,验证了该模型在实际应用中的可靠性。根据应力波传播衰减理论模型和震级能量关系,得到了不同震级矿震的应力波传播衰减规律的预测结果。研究结果为理解矿震应力波传播衰减规律提供了理论基础,对评价矿震风险具有指导意义。
关键词
矿
震
应力
波
传播衰减模型
地应力
峰值振动
速度
Keywords
mining-induced seismicity
stress wave
propagation attenuation model
in-situ stress
peak particle velocity
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
煤矿矿震类型及震动波传播规律研究
被引量：
40
3
作者
窦林名
曹晋荣
曹安业
柴彦江
白金正
阚吉亮
机构
中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室
中国矿业大学矿业工程学院
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期23-31,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51934007,51874292)。
文摘
针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题,综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法,对煤矿矿震进行了分类,通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程,结合微震监测数据,统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律,初步探讨了危险性矿震判别方法。结果表明:煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种,其中高能矿震型又可细分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震是否对井下人员或设备造成危害,又可将矿震分为正常矿震和危险性矿震2大类。矿震震动波传播受多种因素影响,煤岩体中的不连续面对震动波传播作用明显。揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制:当震动波传递的应力与原岩应力叠加超过不连续面强度时,不连续面发生破坏,出现一定位移,介质的不连续性阻断了震动波应力传播。矿震传播过程中,质点峰值速度与震动波能量之间具有内在联系,峰值速度、能量均与传播距离呈负指数型关系。实测表明:某矿区实体煤区域和采空区区域的质点震动速度吸收系数分别为0.00375和0.0076,震动波能量吸收系数分别为0.0075、0.0152,2种区域内震动波衰减差异明显,不连续面对震动波传播影响显著,验证了数值模拟的正确性。
关键词
矿
震
类型
震动
波
能量衰减
冲击地压
Keywords
type of coal mine tremor
shock wave
energy attenuation
rock burst
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
用小波分析理论研究采矿速度与矿震的关系
被引量：
2
4
作者
王伟
姜岩
宁津生
钟波
机构
武汉大学测绘学院
山东科技大学地科学院
出处
《大地测量与地球动力学》
CSCD
北大核心
2008年第3期108-111,共4页
基金
地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放基金项目(905152533-05-04)
文摘
矿震主要受开采活动、矿山所处构造环境及区域构造应力场的影响。应用小波多分辨率分析发现,开采速度与矿震发生有很强的联系性和相关性,证实了通过控制开采速度可减少矿震发生的观点,论证了应用开采速度曲线预测矿震的可行性,并给出了具体的预测数据。实验表明,慢匀速开采能有效地减少矿震发生的次数。
关键词
小
波
多分辨率分析
开采
速度
矿
震
预测
慢匀速开采
Keywords
wavelet muhiresolution analysis
mining speed
mine-induced seismicity
forecasting
slow and uniform mining speed
分类号
P315.728 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
新疆巴楚-伽师地区上地壳三维速度层析成像
被引量：
2
5
作者
和锐
杨建思
张翼
机构
中国地震局地球物理研究所
新疆维吾尔自治区地震局
出处
《西北地震学报》
CSCD
北大核心
2010年第2期139-143,149,共6页
基金
地震行业基金资助项目(A07036)
文摘
利用近震层析成像方法和2003年新疆巴楚-伽师MS6.8地震走时资料反演得到了震区地下速度图像。结果表明:P波速度在地壳内5km以上表现出了较强的横向非均匀性,反映该区地表的沉积盖层介质特征;在5～22km深度内以NWW和NNE向共轭相交的高速异常带为主,周围速度相对较低。结合构造背景和震源机制解,认为这一区处于NW-SE向的右行走滑和NNE-SSW向的挤压应力双力偶作用下,使得发生的地震有一定的相似性。而NWW和NNE向非均匀性条带为应变能的积累和释放提供了基础,是这次地震发生的一个重要条件。结合宏观调查和石油资料,推断这次地震发生在塔里木盆地西部的一条NWW走向、北倾的巴什托普隐伏断裂上。
关键词
巴楚-伽师
震
区
上地壳结构
近
震
层析成像
P
波
速度
Keywords
Bachu-Jiashi area
Upper-crust velocity structure
Seismic tomography
P-wave velocity
分类号
P315.6 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
矿震动载对围岩的冲击破坏效应
被引量：
61
6
作者
曹安业
范军
牟宗龙
郭晓强
机构
中国矿业大学矿业工程学院
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期2006-2010,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(50490273
50474068)
+5 种基金
国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2005CB221504
2010CB226805)
国家"十一五"科技支撑计划项目(2006BAK04B02
2006BAK04B06)
2007年国家建设高水平大学公派研究生项目([2007]3020)
中央高校基本科研业务专项资金(2010QNA30)
文摘
分析了矿震激发震动波能量的传播模式、衰减特征及动态应力降大小,并基于能量和刚度理论,分析了动静载组合作用下巷道煤体的冲击破坏机理。研究表明,矿震震动能量的传播衰减特征主要依赖于能量几何扩散、传播岩体介质的阻尼衰减,以及矿震震源的震动位移场和能量辐射特征的综合影响。矿震动载传播至采场或巷道围岩时,分别与煤岩系统的静态应力(能量)场进行能量标量和应力矢量叠加。矿震动载的能量叠加可使煤岩系统聚集的能量增加,而应力叠加使系统内煤体变形破坏做功所消耗的能量减小,从而使系统聚集和消耗的"差能"增加。系统可释放的"差能"越多,煤体失稳的可能性越大,当动静载组合作用下煤岩系统同时满足冲击矿压发生的能量和刚度条件时,煤层发生动态冲击破坏。
关键词
矿
震
围岩
震动
效应
冲击
矿
压
震动
波
应力降
能量耗散
Keywords
mining-induced tremor
surrounding rock
seismic effect
rock burst
seismic wave
stress drop
energy dissipation
分类号
TD324.1 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究
被引量：
5
7
作者
曹安业
机构
中国矿业大学矿业工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第1期177-178,共2页
基金
国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226805
2005CB221501)
+4 种基金
国家"十一五"科技支撑计划项目(2006BAK03B02
2006BAK04B06)
国家自然科学基金资助项目(50490273
50474068)
2007年"国家建设高水平大学公派研究生项目"资助([2007]3020)
文摘
围绕矿井采动煤岩冲击破裂的震动效应问题,采用理论分析、实验室物理模拟、数值模拟分析、现场试验和工程实践等方法,研究了采动诱发煤岩震动的震源破裂机理,揭示了矿震辐射能量的传播模式与衰减规律,分析了矿震动载的诱冲机理及其对巷道围岩冲击破坏效应的影响因素,并提出了煤岩冲击的预测及防治对策,最后在工程实践中进行了实证研究。煤矿井下采掘后,采场或巷道周围煤岩体要产生破裂、运动。其中:顶板弯拉断裂、冒落、离层等具有典型拉伸破裂特征;顶板回转失稳、煤柱压缩破裂等具有典型内爆破裂特征;而顶板剪切破裂、岩块滑移失稳、煤柱动态冲击和断层"活化"等则具有典型剪切破裂特征。以此,构建了煤岩震动震源等效力与震动远场位移的关系矩阵,建立了煤岩震动的等效震源模型,研究了其震动位移场及能量辐射特征,揭示了煤岩震动间的震源破裂机理差异,并根据震动波场特征进行了煤岩震动的分类。实验室模拟研究了顶板、煤(矿)柱和断层型等煤岩冲击破裂的微震效应及波场特征。结果表明:大尺度岩板主断裂、两次次断裂分别符合顶板水平拉伸、滑移和回转失稳的位移波场特征;弱、强冲击倾向性煤岩试样压缩受载分别近似满足煤(矿)柱内爆和动态冲击破裂的波场特征;且岩板主、次断裂,煤岩样前兆破裂,主震动间随破裂尺度增大,微震效应主要呈振幅增加、主频降低的演变规律。采用矩张量反演方法进行采动煤岩震源破裂机理的量化研究。结果表明,采用P、S波,尤其是P、SH波或P、SV、SH波的震动位移场组合进行震源矩张量的最小二乘线性反演,可确保反演结果较好反映采动煤岩冲击破裂的震源机理和破裂特征。现场进行了爆破震动试验及Siroseis微震实测工作,对冲击震动波在采动煤岩体中传播的微震效应进行研究。结果表明,随采空区垮落、破裂范围扩大及覆岩性质的强度弱化,震动P波平均波速、峰值振幅平均值及P波初至平均频率等微震参量均有较大程度降低。理论分析了矿震激发震动波能量的传播模式和衰减特征,揭示了传播至巷道围岩处矿震残余动载的诱冲机理,数值模拟研究了矿震动载对巷道围岩冲击破坏效应的影响规律,进而提出了煤岩冲击预测及防治对策。在具有强矿震危险的山东鲍店煤矿103上02工作面和高冲击危险的甘肃华亭煤矿250102工作面进行了现场实践,基于SOS微震监测,对比分析各自开采地质条件下,采动诱发不同能量级别煤岩震动的震源破裂机理及强矿震动载对巷道围岩的不同冲击破坏效应,为现场煤岩冲击的预测及防治提供了依据。
关键词
冲击
矿
压
矿
震
位移
波
场
破裂机理
震动
效应
矩张量
Keywords
rock burst
mining-induced tremor
seismic displacement field
failure mechanism
seismic effort
moment tensor
分类号
TD265.32 [矿业工程—矿井建设]
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题名
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被引量
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1
矿震震动波速度层析成像评估冲击危险的验证
蔡武
窦林名
李振雷
巩思园
韩荣军
刘军
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
35
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2
煤矿矿震应力波传播衰减理论模型及应用研究
朱建波
郑福润
谢和平
周宏伟
张茹
马斌文
张修峰
公维国
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
煤矿矿震类型及震动波传播规律研究
窦林名
曹晋荣
曹安业
柴彦江
白金正
阚吉亮
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021
40
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职称材料
4
用小波分析理论研究采矿速度与矿震的关系
王伟
姜岩
宁津生
钟波
《大地测量与地球动力学》
CSCD
北大核心
2008
2
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职称材料
5
新疆巴楚-伽师地区上地壳三维速度层析成像
和锐
杨建思
张翼
《西北地震学报》
CSCD
北大核心
2010
2
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职称材料
6
矿震动载对围岩的冲击破坏效应
曹安业
范军
牟宗龙
郭晓强
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
61
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职称材料
7
采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究
曹安业
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
5
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