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为了研究煤矿冲击地压与岩层在三维空间破裂之间的关系，进而探索依据岩层破裂规律预测和预报冲击地压的可能性，文中采用自行研制的防爆型微地震定位监测（MS）系统，基于定位原理，监测了山东华丰煤矿冲击地压煤层（四层煤）及其解放层（六层煤）开采过程中的岩层破裂过程和二次应力场分布变化的过程，得到了如下结论：冲击地压的发生与岩层破裂密切相关，四层煤下顺槽处于六层煤顶板破裂区的外边缘时，正处于高应力区内，在此处掘进容易引发冲击地压，必须将六层煤下顺槽位置向实体煤侧移动20 m以上，或将四层煤下顺槽位置内移20 m以上，才能消除四层煤的冲击地压；六层煤和四层煤开采时，工作面前方断层活化的距离分别为250 m和350 m左右，根据这一距离，及时对断层带进行卸压处理，可以消除由断层带引发的冲击地压；监测显示了工作面周围岩层的三维破裂形态和范围，为矿井确定防水煤柱的高度提供了可靠的依据；监测证明了厚层砾岩的破裂、断层活化、采场附近关键层的破裂是引起冲击地压的主要原因，证明了所研制的硬件和定位软件具有较高的精度和实用性，可以在煤矿和边坡、隧道等领域应用. 相似文献
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由于地应力的增高,深部煤层开采面临的冲击地压频率和强度均有所增加。那么,如何解决深部开采条件下煤体的透气性和应力集中成为瓦斯治理的首要问题。在矿井中浅部开采过程中,采用深孔预裂控制爆破技术进行煤与瓦斯突出及冲击地压的防治已取得了非常好的 相似文献
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运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射，分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系。研究表明，煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射，电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新平衡的结果；有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时，有明显的电磁异常前兆；采取防治措施后，电磁辐射显著下降。电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害。 相似文献
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多孔金属材料是一种新型功能和结构材料,具有良好的吸能、减震和阻尼特性。根据多孔金属材料的吸能特性,研究了多孔金属材料耗散能量准则,分析了多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护的可行性。基于多孔金属材料的耗散能量准则,首次建立了刚柔吸能支护结构模型,将多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护结构中,并利用FLAC 3D计算软件,对刚柔吸能支护巷道冲击破坏进行数值模拟。研究结果表明,刚柔吸能支护可高效吸收冲击能量、缓冲作用荷载及大幅度提高巷道围岩的可靠程度,是防治冲击地压发生和降低动力灾害的一种有效方法。 相似文献
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鄂尔多斯盆地东缘煤层气成因机制 总被引：1，自引：0，他引：1
鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发在过去近20年的时间,并没有取得实质性进展,确定气体成因和来源对煤层气勘探选区及开发具有指导意义.本文测试了37组煤层气碳同位素数据,讨论了鄂尔多斯盆地东缘煤层气成因,并从煤的热成熟度和盆地水动力条件方面讨论了煤层气成因的机制.结果表明,鄂尔多斯盆地东缘甲烷碳同位素分布在70.5‰～36.19‰,由北向南明显呈偏重趋势,边浅部为次生生物气与热成因混合气,而中深部为热成因气,这一现象的形成主要受控于盆地的煤阶展布规律和地下水动力场.首先,从全国煤的热成熟度与煤层甲烷成因关系得出,鄂尔多斯盆地东缘以中煤阶煤为主,镜质体反射率Rmax分布在0.5%～2.0%,如果具备适当的水动力条件可形成次生生物气与热成因气混合的煤层气藏;与此同时,鄂尔多斯盆地东缘边浅部煤层埋藏浅,露头发育,大气降水及其他地表水携带细菌补给煤层,使煤中有机化合物发生新陈代谢生成甲烷和二氧化碳,在存在圈闭机制的区域,如柳林和韩城,现今含气量比较高. 相似文献
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浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析 总被引：4，自引：2，他引：4
在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带. 相似文献
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槽波地震勘探利用槽波的频散特性反演煤层的结构特征,故理论频散曲线的计算是一个重要方面.使用水平层状模型假设下的面波频散曲线计算方法能够计算煤层厚度恒定模型地震槽波频散曲线;但当煤层厚度变化时该方法不再适用.基于前人水平层状均匀介质模型的面波理论频散曲线计算方法,对于含煤三层模型,本文发展了煤层厚度变化情况下的地震槽波理论频散曲线计算方法,并使用该方法计算分析了不同厚度函数模型的频散曲线形态特征.研究表明：与稳定厚度煤层相比,煤层厚度变化使得地震槽波群速度成为与频率及传播射线在水平面投影路径相关的二元函数;射线路径上煤层厚度的变化使得频散曲线在群速度方向上压缩,群速度变化范围变小,且使处于最小值位置的埃里相群速度增大;而煤层厚度的线性变化模型频散曲线只与射线首、尾处的煤层厚度有关,与煤层厚度恒定模型相比,曲线形态不发生改变;煤层厚度呈非线性变化时,频散曲线形态上可能发生改变. 相似文献
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井下槽波地震勘探——预防煤矿灾害的一种地球物理方法 总被引：3，自引：0，他引：3
当在煤层中激发地震波时,由于顶、底板围岩速度明显高于煤层中地震波的传播速度,当地震波入射角大于临界角时会发生全反射,经过多次全反射混合叠加,在煤层中形成槽波.槽波是一种围限波,它最大的特点是频散现象,槽波在煤层中传播时还具有速度低、衰减弱等特点,因此可以用来探测煤层中的采空区、断层等地质构造.本文初步阐述了槽波地震勘探技术的研究现状,槽波的形成,槽波的特点、槽波地震勘探的工作方法以及应用实例等内容,并基于其特点对槽波地震勘探技术作出了展望. 相似文献
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Navid Hosseini 《Journal of Seismology》2017,21(5):1101-1110
Rockburst is a typical dynamic disaster in underground coal mines which its occurrences relate to the mechanical quality of coal seam and surrounding rock mass and also the condition of stress distribution. The main aim of this paper is to study the potential of rockburst in a longwall coal mine by using of passive seismic velocity tomography and image subtraction technique. For this purpose, first by mounting an array of receivers on the surface above the active panel, the mining-induced seismic data as a passive source for several continuous days were recorded. Then, the three-dimensional tomograms using simultaneous iteration reconstruction technique (SIRT) for each day are created and by employing the velocity filtering, the overstressed zones are detected. In addition, the two-dimensional seismic velocity tomograms in coal seam level by slicing the three-dimensional tomograms are obtained. Then the state of stress changes in successive days by applying the image subtraction technique on these two-dimensional tomograms is considered. The results show that the compilation of filtered three-dimensional tomograms and subtracted images is an appropriate approach for detecting the overstressed zones around the panel and subsequent evaluation of rockburst potential. The research conclusion proves that the applied approach in this study in combination with field observations of rock mass status can effectively identify the rockburst-prone areas during the mining operation and help to improve the safety condition. 相似文献
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为研究微小含煤盆地倾斜煤层采空区的瞬变电磁法探测效果,以云南省新近系向斜盆地采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测两方面对瞬变电磁探测效果展开研究。首先,针对研究区微小盆地构造条件建立倾斜煤层地电模型,以正演模拟和电阻率计算论证理论可行性;其次,根据模拟结果设置工作参数进行现场数据采集,以倾斜含煤段作为电性标志层追踪电阻率异常并推断采空区分布范围;最后,采用井下超前钻探对推断的采空区进行验证。结果表明,瞬变电磁法适用于探测微小盆地的构造变化而引起的地电结构的改变,探测结果清晰显示盆地倾斜含煤地层的起伏变化,能准确反映采空区的分布。 相似文献
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Calculation of Electromagnetic Radiation Criterion for Rockburst Hazard Forecast in Coal Mines 总被引：4，自引：0，他引：4
V. Frid 《Pure and Applied Geophysics》2001,158(5-6):931-944
— Intensive micro-fracturing of rock close to mining operations accompanies an increase in the likelihood of rockbursting. This fracturing causes an increase of the electromagnetic radiation (EMR) level by up two orders of magnitude, depending on the mining environment. Several examples of this enhanced EMR are presented in this paper. We first treat the EMR theoretical criterion of rockburst hazard in coal mines and compare it with the empirical criterion of EMR activity that was revealed on the basis of more than 400 different hazardous and non-hazardous situations in underground coal mines. Only the following parameters are needed to estimate the EMR criterion of rockburst hazard: limiting value of gum volume, mine working width, coal seam thickness, and coal elastic properties. 相似文献
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基于水压致裂法地应力测试的原理,系统性研究分析了瓜什则盆地区域内的地应力场特征,这为成宁铁路控制性工程甘青特长隧道的选线设计提供了重要的参考依据。首先,根据区域内钻孔的地应力测试结果,采用有限元方法进行了区域地应力场的三维数值模拟,确定了该区域内的水平应力大于垂直应力的基本特征;其次,根据多个水平构造应力场的水平切片,分析了水平构造应力场随深度的变化,说明了该区域内水平构造应力场具有由东北向西南挤压的应力变化特征;然后,根据区域岩体抗拉强度分布,发现该区域内存在一个低抗拉强度带,它的地层结构相对较复杂,且其工程地质特征主要表现为地层破碎带或断层;最后,采用最小二乘法拟合了CK方案隧道横截面最大切向应力与最大水平主应力的线性回归模型,并预测了该方案隧道地层的岩爆发育程度。 相似文献
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Possible mechanism of rockbursts in coal mines 总被引：1，自引：0，他引：1
One of the important questions of rockburst prevention is the understanding of the mechanism of rockburst source. This question can be effectively studied by direct seismic observations in the rockburst regions. For this purpose, the distribution ofP-wave onset signs and the inversion of first motion amplitudes were utilized as the basic method. In such a way the coal mine regions in Poland (Upper Silesia) and in Czechoslovakia (Kladno coal mine district) were studied as part of the Polish-Czechoslovak rockburst investigation project. More than 250 rockburst events were recorded here in the decade 1977–1983, and analyzed. The results of the statistical analysis of these data allow us to formulate and introduce a model of the rockburst source with an implosion component. The suitability of this conception was verified by laboratory simulation conditions; it was confirmed that the seismoactive displacements with a clear implosive component were recorded in the neighbourhood of a stress concentrator weakened by holes. The results of both the field observations and laboratory tests were in good agreement with the theoretically derived radiation patterns for a combined shear-implosive source and also with the theoretical conception of such a source based on real geometrical configurations of mine excavations and tectonic dislocations.The rockbursts treated exhibit a dominant shear component, the magnitude of the additional implosive component not exceeding 10 percent of the shear component. 相似文献
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在地下煤田的开发中,工作面内的小构造、异常体、煤层厚度变化等是需要解决的关键问题,而槽波探测则为这些问题的解决提供了重要的物探方法.本文对河南义马矿区11061工作面进行槽波透射法测量,在巷道显示的煤层厚度变化为1.5~8 m,从理论频散曲线分析速度与厚度关系,确定125 Hz频率槽波主要用于观测厚度约为2~5 m的煤层厚度变化;有效提取了684个频散曲线,并分别拾取了125 Hz时槽波群速度与走时,采用走时层析成像方法获得工作面内煤层速度、厚度以及高应力区分布特征,回采验证了结果的正确性. 相似文献
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Jing Li Si-Yuan Gong Jiang He Wu Cai Guang-An Zhu Chang-Bin Wang Tian Chen 《Acta Geophysica》2017,65(1):77-88
A better understanding of rockburst precursors and high stress distribution characteristics can allow for higher extraction efficiency with reduced safety concerns. Taking the rockburst that occurred on 30 January 2015 in the Sanhejian Coal Mine, Jiangsu Province, China, as an example, the mechanism of rockburst development in a roadway was analysed, and a combined method involving b values and seismic velocity tomography was used to assess the rockburst in both time and space, respectively. The results indicate that before the rockburst, b values dropped significantly from 0.829 to 0.373. Moreover, a good agreement between a significant decrease in b values and the increase of the number of strong tremors was found. Using seismic tomography, two rockburst risk areas were determined where the maximum velocity, maximum velocity anomaly and maximum velocity gradient anomaly were 6 km/s, 0.14 and 0.13, respectively. The high-velocity regions corresponded well with the rockburst zone and large seismic event distributions. The combination of b values and seismic tomography is proven to have been a promising tool for use in evaluating rockburst risk during underground coal mining. 相似文献
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长宁地区地震活动复杂,发生在长宁背斜轴部的长宁Ms6.0地震及其后续中强余震的震源机制与相距仅十几公里的南部向斜区内的中强震具有显著差异;这种差异仅仅是由于发震断层构造不同所造成的,还是孕育地震的应力场本身也存在局部变化?为了回答这一问题,本文在通过双差层析成像反演修正小震定位和波速结构的基础上,利用小震综合震源机制解方法获取了长宁地区地壳应力场的精细结构,并据此分析了其与中强震震源机制解的力学一致性.研究发现,长宁地区地壳应力场的最大主应力轴在整个区域内基本都处于近水平状态,其方位虽由北向南发生了一定角度的顺时针旋转,但也基本保持为近东西向;相比之下,应力类型在长宁背斜轴部和南部向斜区之间存在显著差异——前者为逆冲型,而后者为走滑型.同时,这两个局部区域的应力场与对应区域内的中强震震源机制解的吻合度较高,但与非对应区域内的中强震震源机制解的吻合度较低,甚至在力学上是相抵触的,表明区域应力场的局部改变是长宁地区复杂地震活动的必要力学基础.通过岩石力学估算,本文认为岩石泊松比的横向差异很可能是造成这种应力场局部改变的主要成因.此外,本文还对长宁Ms6.0地震序列的发震构造进行了探讨,认为长宁背斜轴部在6?9 km深度内存在基底断层,而正是这种基底断层在区域应力场作用下发生错动导致了长宁Ms6.0地震序列的发生. 相似文献
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气煤裂隙丰富,具有弹性各向异性,确定气煤弹性各向异性类型与大小,对煤田各向异性研究具有重要意义. 本文在对气煤煤样孔隙率测试的基础上,测量了顺煤层面、垂直于煤层面、与煤层面成45°三个方向上纵波速度（VP）和横波速度（VSH、VSV）,计算弹性常数. 对于具有垂向对称轴横向各向同性模型,各向异性系数平均值|ε|≤0.2、|δ|≤0.2和|γ|≤0.2,表明气煤是弱各向异性介质;对于横向对称轴横向各向异性模型,各向异性系数平均值ε(V)≈δ(V),按照Thomsen观点气煤各向异性是由椭圆裂隙引起弹性各向异性.本文还讨论了各向异性系数与孔隙率的关系,表明各向异性的大小与孔隙率之间有一定的关系. 因此当煤层厚度与其顶底板岩性不变或变化很小,可以认为气煤各向异性主要由裂隙引起的,气煤各向异性大小和方向能够反映煤的裂缝密度和方位. 相似文献