浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现与微震监测预报

发布时间：2017-09-01 14:33

  本文关键词：浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现与微震监测预报

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【摘要】：神东矿区在初期开采过程中,广泛采用了房式或刀柱式开采方法,形成了大面积的煤房采空区与集中煤柱区,当下煤层以长壁式开采时,采动应力重新分布。增加的弹性应变能以应力集中的形式贮存在上层煤柱中,诱发煤柱破坏失稳,导致下煤层的综采工作面在推出上层煤柱时出现异常来压现象,严重影响了矿井的安全高效生产。本论文针对石圪台煤矿的地质与生产条件,综合采用了微震数据现场采集和数值模拟实验相结合的方法,对浅埋煤层采空区下煤层开采时综采工作面矿压规律以及微震监测预报动载矿压的方法进行了研究,主要研究成果如下:(1)房柱采空区下31201综采工作面初次来压步距为48.6米,周期来压步距为12.7m;过集中煤柱前周期来压步距呈现两端小、中间大的特征;过集中煤柱后周期来压步距受到工作面下部上方集中煤柱的影响,呈现上部大、中下部小的特征。工作面推进过上覆采空区每个区域的来压强度关系为:过集中煤柱后一次大面积来压强度2-2煤房柱式采空区回收率较低区域来压强度过柳根沟上坡段来压强度过集中煤柱前后平时区域来压强度。(2)上煤层采煤结束后,其残余集中煤柱承受了上部岩体荷载,最大集中应力达到40MPa,并将应力向底板传递,在下方3-1煤层中产生的垂直应力呈中间高、四周低的“山峰形”,在31201工作面回采中,该处将显现出强烈的矿压现象。(3)微震事件的能量释放周期一般超前于支架压力峰值8~12h,并与工作面周期来压步距呈对应关系;当微震事件数量、能量和连续递增2~3d时或发生突变时,工作面将在8~12个小时后来压。微震事件的发展高度分为两个区域:3-1煤上方37m~67m的2-2煤低位顶板岩层和67m~97m的2-2煤高位顶板岩层,且高位事件周期内包含若干个低位事件周期,与岩层破断规律一致,体现了“双顶板”结构的特点。
【关键词】：浅埋煤层 微震监测 集中煤柱 动载矿压
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD323
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 问题的提出与研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 浅埋煤层开采矿山压力研究现状9-10
• 1.2.2 近距离煤层上覆煤柱下开采矿山压力研究现状10-11
• 1.2.3 矿山微震监测研究现状11-13
• 1.3 论文的主要研究内容和研究技术路线13-15
• 1.3.1 论文研究内容13-14
• 1.3.2 论文的研究技术路线14-15
• 2 浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现规律实测研究15-33
• 2.1 石圪台煤矿生产条件概述15-18
• 2.1.1 矿井概况15
• 2.1.2 工作面概况15-18
• 2.2 工作面矿压实测技术选用18-19
• 2.2.1 压力传感器观测18
• 2.2.2 地面钻孔多点位移观测18-19
• 2.2.3 钻孔应力计超前支承压力观测19
• 2.3 工作面矿压监测结果分析19-24
• 2.3.1 初次来压分析19-21
• 2.3.2 周期来压分析21
• 2.3.3 过房式采空区集中煤柱矿压监测结果分析21-22
• 2.3.4 分区域矿压显现规律分析22-24
• 2.4 地面钻孔多点位移观测结果分析24-29
• 2.5 钻孔应力计超前支承压力监测结果分析29-31
• 2.5.1 第一组钻孔应力计监测结果分析29-30
• 2.5.2 第二组钻孔应力计监测结果分析30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 3 浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现规律数值模拟研究33-55
• 3.1 覆岩运动规律数值模拟33-34
• 3.1.1 模拟软件选择33
• 3.1.2 研究方案设计33-34
• 3.2 数值模型建立34-36
• 3.2.1 模型尺寸设计34-35
• 3.2.2 边界条件设置35
• 3.2.3 计算过程设计35-36
• 3.3 房式采空区煤柱应力分布规律分析36-38
• 3.4 房式采空区下长壁工作面中部矿压规律分析38-48
• 3.4.1 房式开采采空区下方31201工作面中部应力分析38-40
• 3.4.2 房式开采煤柱下方31201工作面中部应力分析40-48
• 3.5 房式采空区下方长壁工作面顺槽矿压规律分析48-50
• 3.5.1 房式采空区下方31201工作面顺槽应力分析48-49
• 3.5.2 房式采空区下方31201工作面顺槽变形分析49-50
• 3.6 房式采空区下方长壁工作面岩体能量分布规律分析50-54
• 3.6.1 能量模拟的实现50
• 3.6.2 房式采空区下方长壁工作面开采能量变化分析50-54
• 3.7 本章小结54-55
• 4 房式采空区下长壁工作面微震监测方法与微震规律研究55-73
• 4.1 微震监测技术与监测系统55-60
• 4.1.1 微震震源定位56-57
• 4.1.2 微震监测系统57-60
• 4.2 微震监测系统的布置方案60-62
• 4.2.1 拾震器布置方式60-61
• 4.2.2 拾震器安装过程61-62
• 4.2.3 微震系统监测目标62
• 4.3 浅埋房式采空区下长壁工作面顶板来压的微震规律分析62-68
• 4.3.1 工作面进集中煤柱前顶板来压微震规律分析62-66
• 4.3.2 工作面过集中煤柱顶板来压微震规律分析66-68
• 4.4 浅埋房式采空区下采场覆岩结构运动特征的微震规律分析68-72
• 4.4.1 工作面推进方向顶板微震分布特点分析69
• 4.4.2 工作面竖直方向顶板微震分布特点分析69-72
• 4.5 本章小结72-73
• 5 基于微震预警动载矿压的工程实践与矿压控制73-82
• 5.1 工作面动载矿压预测预报73-78
• 5.1.1 3 月8日的来压预警73-74
• 5.1.2 3 月28日的来压预警74-76
• 5.1.3 4 月6日过集中煤柱来压预警76-77
• 5.1.4 4 月20日的来压预警77-78
• 5.2 动载控制技术方案78-81
• 5.2.1 爆破参数设计78-79
• 5.2.2 爆破效果评价79-81
• 5.3 本章小结81-82
• 6 结论82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 附录88

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