厚煤层无区段煤柱错层位开采微震与地音特征研究

摘要

冲击地压是井工开采，尤其是煤矿深部开采中面临的重大灾害之一。山东省拥有国内开采最深的矿区，已有24处矿井开采深度超过1000m，冲击地压危险尤为突出，而巷道冲击占绝大多数。因此，如何避免巷道中冲击地压的发生，成为冲击地压治理的关键。本文针对华丰煤矿煤柱诱发巷道冲击的现场实际，采用同一铅垂面错层位分层布置沿空巷道的无煤柱开采技术，并基于地球物理监测技术开展了以下研究工作:
　　1、利用微震监测技术，对大倾角厚煤层开采有无区段煤柱情况下的微震特征进行了研究，分别得到采掘工作面有无区段煤柱及上保护层开采时微震事件频次及能量的时序特征、与工作面相对位置关系特征:(1)无煤柱掘进阶段，微震事件频次及能量都大幅度减少;(2)保护层停采后，掘进工作面极少有微震事件发生;(3)无煤柱回采阶段，微震事件减少、分散，距工作面距离远，且集中在工作面后方。
　　2、利用地音监测技术，对同一工作面无区段煤柱情况下的采掘工作面地音特征进行了监测研究，分别得到无煤柱开采及有无保护层时无煤柱掘巷的地音特征:(1)无煤柱回采阶段，工作面前方地音事件频次少，能量低;(2)保护层停采后无煤柱掘进阶段地音事件频次减少，能量降低。
　　通过以上研究，得出无煤柱开采能消除掘进工作面、减弱回采工作面的冲击危险程度，为进一步研究无煤柱开采提供一些参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 无煤柱开采研究现状

1．2．2 冲击地压防治的地球物理监测研究现状

1．3 存在的问题

1．4 论文的研究内容

1．5 技术路线

2 微震与地音监测冲击地压机理

2．1 华丰煤矿冲击地压历史研究

2．2 预监测工作面地质条件研究

2．3 微震监测冲击地压机理

2．3．1 微震形成的动力学成因

2．3．2 微震监测定位原理

2．3．3 微震监测定位方法

2．3．4 微震监测预警冲击地压步骤

2．4 地音监测冲击地压机理

2．4．1 地音特征参数

2．4．2 地音形成的动力学原因

2．4．3 地音监测原理

2．4．4 地音监测井下系统安装方法

2．4．5 地音监测定位方法

2．4．6 地音监测预警冲击地压步骤

2．5 本章小结

3 无煤柱开采防治冲击地压的微震特征

3．1 井下微震监测站布置方式

3．2 微震破裂点与工作面的相对位置关系研究

3．3 无煤柱掘巷的微震特征

3．3．1 掘进工作面微震事件时序特点分析

3．3．2 微震事件与固定的掘进工作面相对位置关系分析

3．3．3 微震监测揭示的掘进工作面倾向动态支承压力分布

3．4 无煤柱开采的微震特征

3．4．1 工作面微震事件时序特点分析

3．4．2 微震事件与固定工作面相对距离分析

3．4．3 微震监测揭示的工作面动态支承压力分布

3．5 本章小结

4 无煤柱开采防治冲击地压的地音特征

4．1 ARES-5／E地音监测系统组成

4．2 井下系统安装方法

4．3 无煤柱掘巷的地音特征

4．3．1 有保护层开采时无煤柱掘巷的地音特征

4．3．2 无保护层开采时无煤柱掘巷的地音特征

4．4 无煤柱开采的地音特征

4．4．1 下平巷侧地音特征分析

4．4．2 上平巷侧地音特征分析

4．5 本章小结

5 冲击地压防范措施研究

5．1 爆破卸压

5．1．1 卸压半径

5．1．2 炮孔深度

5．1．3 其它参数

5．1．4 基于微震监测的爆破卸压效果

5．2 超前注水卸压

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果