煤岩体破裂的微地震响应特征研究

摘要

煤岩动力灾害是矿井安全生产的重大隐患，然而，目前采用的接触式预测方法具有明显的局限性。微地震监测方法能够远距离、动态、实时监测煤岩动力灾害的危险性，这种方法正在不断总结、不断完善之中，目前在煤岩体破裂的微地震响应特征方面还有一些理论和实践方面的问题，有待研究解决。
　　本文分析并总结了煤岩体破裂的微地震监测原理，并针对目前传统监测方法的不足，提出了同时采用微地震特征参数分析和频谱特征分析相结合的监测方法。通过单轴加载破坏实验，发现煤岩体变形破坏过程与其内部原生裂隙的压密、新裂隙的产生、扩展、贯通等演化过程密切相关，其微地震特征参数能较好的反映煤岩体变形破坏和损伤演化特性。通过对采集到的微地震数据进行频谱分析，发现煤岩体受载破坏过程中微地震信号的频谱随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，微地震信号增强，主频增高，信号频率范围变窄，但在峰值时刻，主频出现分裂，频谱变宽且高、低频交叉，煤岩体受载破坏后，微地震主频变低，微地震强度变弱。结合鲁西煤矿具体地质概况，根据实际监测数据对微地震事件进行统计分析，发现微地震事件的能量没有明显一直增强的趋势；微地震事件的主频基本维持在100Hz左右，没有明显的增高趋势，频率范围基本维持在50-200Hz；微地震事件发生点仅在工作面前方有几个点，没有形成煤体破裂前微地震事件的密集区，理论分析与实际监测结果基本一致，取得较好的效果和可信度。研究表明，微地震监测方法可以对采动条件下的煤岩体破裂实现高精度监测。

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Contents

1 绪论

1.1 课题提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

2 煤岩体破裂的微地震监测原理及方法

2.1 煤岩体破裂的微地震产生机理

2.2 微地震监测原理

2.3 微地震监测方法

2.4 本章小结

3 煤岩体受载破坏的微地震监测实验

3.1 试样制备及实验装置设计

3.2 加载方法及实验程序

3.3 实验结果讨论

3.4 本章小结

4 煤岩体受载破坏的微地震响应特征

4.1 频谱分析理论

4.2 微地震特征参数分析

4.3 微地震频谱特征分析

4.4 本章小结

5 微地震监测现场应用

5.1 鲁西煤矿地质概况

5.2 井下微地震监测方法

5.3 微地震监测数据频谱分析

5.4 微地震监测结果分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢