基于微震监测的上覆多层厚硬岩层工作面冲击地压防治技术研究

摘要

综放开采在上覆多层坚硬岩层条件下加剧了工作面顶板的活动，增加了发生冲击地压的危险性。因此，通过研究综采放顶煤开采工作面上覆多层坚硬岩层的结构和运动形式，判别上覆坚硬岩层中关键层的层位及垮距，对工作面危险区域进行预测，采取相应的防治措施，保证工作面安全生产具有重要的应用价值。
　　本文以星村煤矿3302工作面上覆多层坚硬岩层综采放顶煤的工程条件为研究背景，采用现场监测、理论分析、数值模拟、数理统计等研究方法，对上覆多层坚硬岩层的运动规律及对冲击地压的影响进行了系统地研究。主要研究内容和成果如下：
　　(1)通过研究3302工作面的开采深度、煤层顶板性质、煤层厚度变化、地质构造和等煤岩冲击倾向性冲击地压影响因素，应用综合指数法预测星村煤矿3302工作面冲击地压危险，最终确定星村煤矿3302工作面具有强冲击危险性。
　　(2)通过对3302工作面2014年4月到10月的微震事件进行统计分析，得到了微震事件在空间和时间上的分布规律：震动事件的集中区域、震动事件的变化趋势、不同回采阶段震动事件的分布。
　　(3)根据关键层理论，结合微震技术监测厚硬顶板发生的震动事件频次和能量大小判断得到关键层所处位置及其破断距，进而对上覆多层厚硬岩层的运动规律进行了分析。得到不同层位的坚硬岩层的破断规律和形态，将上覆多层厚硬岩层运动分为三个阶段：两个小周期来压、一次大周期来压。建立顶板简支梁模型，分析了上覆多层厚硬岩层破断对工作面冲击地压危险性影响，对矿震甚至冲击地压进行预测。运用 FLAC3D对多层厚硬岩层运动的三个阶段进行了数值模拟，得到三个阶段的应力集中程度和超前应力的分布范围，对应力在线监测的布置和钻屑法的实施具有指导意义。
　　(4)根据以上研究结果，利用统计方法对现有的冲击地压监测防治措施和预警指标进行了优化。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

2 工作面工程特征

2.1 工作面概况

2.2 煤层及顶底板情况

2.3 工作面地质构造情况

2.4 本章小结

3 工作面冲击地压危险性评价

3.1 冲击危险性因素分析

3.2 冲击危险性评定的综合指数法

3.3 3302工作面冲击危险指数

3.4 本章小结

4 工作面微震监测

4.1 微震事件在空间上的分布规律

4.2 微震事件在时间上的分布规律

4.3 微震事件在不同开采阶段的分布规律

4.4 本章小结

5 上覆多层厚硬岩层对冲击地压的影响

5.1关键层及断裂步距确定

5.2 上覆坚硬岩层运动规律

5.3 坚硬岩层运动对冲击地压的影响

5.4 多层厚硬岩层对冲击地压影响数值模拟

5.5 本章小结

6 冲击地压防治研究

6.1 冲击地压监测预警指标优化

6.2 监测危险区域处理措施

6.3 冲击地压解危效果检验

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 主要创新点

7.3 展 望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果