冲击地压矿井微地震监测试验与治理技术研究

《冲击地压矿井微地震监测试验与治理技术研究》 对“工程地质”结合“工程力学”进行分析，提出动 静态兼具的划定冲击地压可能发生区域的综合判据。根据断裂力 学知识说明微地震发射机理和确定P波或S波定位的机理，阐述 Ms预测预报冲击地压的力学原理及方法。对试验研究的具有冲 击倾向的工作面进行覆岩空间结构分析与采动应力预计，对预测 冲击地压可能发生的区域设计微震监测方案。通过对监测结果的 数据分析，揭示微地震定位监测预报冲击地压的规律和总结工程 应用方法，并对冲击地压的解危措施——大直径钻孔卸压参数进 行三维数值仿真模拟计算，研究合理钻孔间距、深度等参数。 《冲击地压矿井微地震监测试验与治理技术研究可供从事煤 岩动力灾害、冲击地压等科研院校科技工作者、工程技术人员， 以及高校师生使用。

1 概述

1．1 我国冲击地压矿井现状

1．2 冲击地压国内外研究综述

2 “工程地质”与“工程力学”耦合预测冲击发生可能性判据

2．1 微地震监测结合“工程地质”预测构造应力异常区

2．2 Wet与Ic耦合划定冲击发生可能性的综合判据。

2．3 冲击地压震级及冲击显现等级的确定探析

2．4 小结

3 微地震定位监测预报冲击地压的原理与方法

3．1 地震监测矿震的原理、成果及局限性

3．2 微地震定位监测冲击地压的地球物理原理及定位方法

3．3 岩层破裂场与采动应力场的关系

3．4 微地震定位监测预测、预报冲击地压的原理与步骤

3．5 小结

4 微地震定位监测系统安装方案及监测数据处理方法的应用

4．1 试验现场条件

4．2 微地震监测系统安装

4．3 监测数据处理方法

4．4 小结

5 微地震定位监测预警冲击地压分析方法的应用

5．1 矿震、微地震与冲击地压频度的相关性分析

5．2 工作面超前压力集中范围

5．3 采场岩层三维空间岩体破裂与应力场分布

5．4 关键层运动诱发矿震的微地震探测初步研究

5．5 开采保护层的卸压效果评价及参数确定

5．6 微地震定位监测预警冲击地压方法

5．7 小结

6 冲击危险区域处理预案与解危方法

6．1 冲击危险区域处理预案——大直径钻孔卸压技术研究

6．2 冲击危险区域解危方法——深孔爆破

6．3 基于微地震监测的卸压效果评价

6．4 冲击地压管理机制

6．5 小结

参考文献

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《冲击地压矿井微地震监测试验与治理技术研究》主要包括由“工程地质”结合“工程力学”进行分析，提供适于具体矿井动态兼具的划定冲击地压可能性等级的综合判据，并在以后的实践中加以验证。分析了微地质定位监测的地球物理原理，确定了岩体碎裂定位方法进行了定位精度评价。研究了基于岩层破裂场与采动力场关系的微地震定位监测预测预报冲击地压的原理。通过在华丰煤矿工程应用，探索了微地震定位监测预警冲击地压的方法。进行了冲击危险区域解危方法——深孔爆破方案设计、实施及评价。

国家煤矿安监局牵头，组织各地煤矿安全监管监察部门，对全国正常生产建设的冲击地压矿井等高风险煤矿逐矿开展安全“体检”式重点监察，形成“体检”报告，列出问题清单，按照限产、停产、关闭的原则于2019年6月底前提出分类处置意见，并督促各地组织落实。一是限产减人，经论证具备灾害防治能力且治理到位的，减少单班入井人数，适当调减产能规模，其中开采深度超千米的冲击地压和煤与瓦斯突出矿井产能核减20%；二是停产整改，对冲击地压治理措施不到位，不能满足安全生产条件的，立即停产整改，整改到位后方可恢复生产；三是彻底关闭，对现有技术条件下难以有效治理的，停而不整以及整改后仍达不到安全生产条件的，2019年底前依法淘汰退出。国家煤矿安监局牵头，全面清理冲击地压矿井、煤与瓦斯突出矿井产能，违规核增能力的矿井一律恢复到核增前产能。

全国煤矿全面进入深部开采，冲击地压灾害趋于严重，大量矿山引进微震设备，监测采动岩体破裂，渴望能够预测预警冲击地压，但引进设备缺少相应的冲击地压预测分析软技术。 在此背景下，由国家自然科学基金支持，本项目开展“微震法冲击地压危险性预测技术应用基础”研究。主要研究区域构造应力场、矿井局部应力场、采矿地质条件、开采技术条件、开采方式和煤岩力学性质等孕育冲击地压基本条件和冲击地压发生规律；微地震学预测冲击地压危险性的基本原理和应用条件；采矿地质条件、开采技术条件、顶板破断周期、顶底板损伤的岩体微破裂灾变指标和岩体破裂速率指示的岩体灾变指标；研发基于微震监测的冲击地压危险性预测计算机分析技术。 研究获得了应用区域地震地质分析、震源机制解答，研究区域应力场对矿井应力场调制作用的分析方法；获得了根据微震能量、频次、周期、动力响应特征、累积损伤等指标对采动对应力集中区、地质弱面和煤柱等区域灾变的判断和分析方法；获得了以采动微震频次判断顶板破断周期的分析方法和敏感指标；获得了回采和掘进顶底板损伤深度指标、岩体破裂速率指标及岩体动力灾变的分析方法；升级编制了预测分析工具软件包。挖掘整理出抚顺煤田由浅入深48年连续完整的微震科学观测数据，国内独有。 项目执行期间，发表并被SCI收录期刊论文1篇、EI收录论文7篇、中文核心期刊6篇（其中4篇因疏忽未标注基金）；获省部级科技进步一、二、三等奖各1项；培养与本项目研究内容相关的毕业硕士11名，在读硕士生2名、博士生2名。 研究成果在甘肃华亭煤矿山、寨煤矿、淮北海孜煤矿、平煤十一矿、抚顺老虎台矿进行了初步应用，取得了良好的效果。可望为实现冲击地压区域和局部危险性动态跟踪预测提供基本理论和应用基础，为国家层面制定微震法冲击地压危险性预测技术规程提供技术支撑，为深部开采煤矿冲击地压防治提供技术保障。 2100433B

严把煤矿建设关口，最大限度减少新增冲击地压矿井。能源主管部门要充分发挥规划导向约束作用，优化生产开发布局，科学划分矿区和井田范围，合理安排矿区矿井建设规模和开发时序，降低开采条件复杂矿区煤炭开发强度。各级煤矿项目核准机关要严格执行采深限制规定，不再核准第一水平采深超过1000米的新建矿井，采深超过1200米的改扩建大中型矿井、超过600米的新建（改扩建）其它矿井。各级煤炭行业管理部门要会同有关部门全面排查新建、改扩建矿井，凡采深超过限制规定的，一律停止建设。煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构要加强煤矿项目建设期间冲击倾向性评估、鉴定及危险性评价工作的监管，对未在开工前或建设期间达到有关工作要求的项目，不得审批相关设计，项目不得开展联合试运转，不得通过安全设施验收、转入正式生产。经评估、鉴定或评价煤层具有冲击危险性的新建矿井，煤矿企业要严格按照相关规定进行设计，建成后生产规模不得超过800万吨/年，不得核增产能。