我國煤礦衝擊礦壓微震監測預警技術研究進展(二)
隨著我國煤礦采深的日益加大,衝擊地壓災害將越來越嚴重;堅硬厚層頂板條件和斷層、褶曲等構造是衝擊地壓發生的主要地質因素;開采形成的煤柱應力集中和動載是衝擊地壓發生的主要開采技術因素。下麵就近年來我國煤礦衝擊礦壓微震研究進一步發展做一下概括。
2.1向斜軸部附近微震活動規律及對衝擊礦壓的影響
(1)褶曲構造區具有初始地應力場分布的非均勻性。向斜軸部的內側煤岩體受到較高壓應力。工作麵回采過程中,>104J的高能量微震事件在此區域發生的可能性會增大,因此當工作麵過褶曲向斜區域時應采取相應的解危措施,防止衝擊的發生。
(2)向斜軸部構造發生衝擊礦壓的能量頻次規律:衝擊危險發生前,震源總能量先是處於一個震動活躍階段,隨後便出現一個較明顯的平穩期。在震動活躍階段中,如果震動頻次較長時間內保持較高水平,說明微震活動較為頻繁,那麼發生衝擊危險的可能性相應增高;如果平穩期中出現較長時間的沉寂現象或平穩期中出現再次回升現象,而且震動頻次長時間維持在某一較高水平時,那麼發生衝擊危險的可能性同樣很大。
(3)工作麵回采期間,當工作麵處於向斜軸部時,震源主要分布在煤層上側,即微震活動主要發生在頂板附近;當回采工作麵逐漸遠離向斜軸部時,震源分布有向煤體下側轉移的趨勢,即微震事件主要發生在底板附近。當向斜軸部和工作麵因素相疊加時,發生衝擊的可能性明顯增大。
2.2覆岩結構對衝擊礦壓的影響及其微震監測
為了研究覆岩結構對衝擊礦壓的影響,以關鍵層理論為基礎對某煤礦上覆岩層結構進行了劃分,並利用微震監測技術對巨厚上覆岩層破斷規律進行了03manbetx .研究結果認為對上覆岩層可根據岩性、厚度不同劃分成不同級別的關鍵層結構,這些結構初次破斷形成的“O -X”型破斷結構有主亞之分.大尺度的覆岩結構在破斷過程中釋放巨大能量形成礦震,是衝擊礦壓的重要誘發因素.研究成果為大尺度覆岩結構影響下的衝擊礦壓的預測預報提供了新的研究思路.
2.3提高煤礦微震定位精度的台網優化布置算法
針對大規模台網布置組介優化問題,建立台網優化布置目標函數,提出包括模型數據準備模塊、遺傳算法求解模塊和台網布置方案定位能力評價模塊的微震台網布置方案求解模型。模型數據準備模塊中,首先根據綜介指數法和台站候選點確定原則為遺傳算法求解模型提供初始參數,然後山評價模塊對求解的最優方案進行定位能力評價。遺傳算法求解模塊中采用入選候選點在前,落選候選點在後的台網布置方案自然數編碼個體表達形式,結介創建的用於保證監測小能量震動的懲罰函數,構建台網布置方案個體的適應度函數。為防比算法過早收斂,使用混介交叉和變異操作算子,規定交叉和變異範圍必須包括入選候選點,以提高算法效率。試驗和現場應用結果表明,該算法能夠快速找到最優解,且計算時間小隨組介方案規模的增加而顯著增加。數值評價技術可驗證采用該算法求解的台網布置方案較優,顯著降低重點監測區域內的震源定位誤差,其最大值降幅達230 m。
2.4采掘影響下斷層活化產生礦震的力源03manbetx 及微震監測
(1)根據數值模擬03manbetx ,斷層麵兩側由於煤岩性質差異導致最大主應力分布不均,存在高應力梯度,且隨著采掘活動與斷層距離的減小,最大主應力值和應力梯度增加,這是斷層活化產生礦震繼而誘發衝擊礦壓的力源。
(2)根據微震監測結果,隨著采掘活動與斷層距離的減小,微震活動逐漸向斷層區域靠近,並且微震能量也急劇增加。說明此區域存在較大的應力,在回采期間斷層活動和頂板運動可能相互影響,容易誘發衝擊礦壓災害,後期的衝擊礦壓顯現也驗證了研窮結果的正確性。
3衝擊礦壓微震監測預警技術發展趨勢
衝擊礦壓微震監測技術研究的關鍵突破口就是,通過大量現場工業性試驗,進行微震規律03manbetx ,最終建立適合我國礦區的,真正能進行衝擊礦壓預測預報的微震監測指標,建立微震法判別衝擊礦壓危險的依據和準則,提出不同衝擊危險等級相應的衝擊危險指數,進而對煤礦現場衝擊礦壓危險進行準確預測預報和評價。
4結束語
(1)揭示不同衝擊礦壓類型(頂板型、煤柱型、構造型等)的震源過程,尋找較好的礦震理論來解釋和指導衝擊礦壓的預報和防治實踐,是微震法預測預報衝擊礦壓的首要任務。
(2)衝擊礦壓微震監測技術具有區域性、動態、實時監測的優點,從其目前取得的研究成果來看,用於預測和評價礦區衝擊礦壓危險是完全可行的,具有廣泛的發展前景。
(3)在微震監測係統方麵,我們應加大震源定位精度的逐步提高,震級監測範圍的擴大,不同類型的微震信號分析,對采掘作業進行實時監測方麵的研究。