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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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工作面过废弃巷顶板微震时空演化机制及危险性分区

作者(Author):

  • 张党育
  • 盖秋凯
  • 黄磊
  • 李玉宝
  • 沈星宇
  • 赵立松
  • 彭中鑫

作者单位:

  • 冀中能源集团有限责任公司
  • 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
  • 河北煤炭科学研究院有限公司
  • 河北省矿井微震重点实验室
  • 冀中能源集团有限责任公司东庞煤矿

关键词:

  • 废弃巷
  • 微震
  • 时空演化
  • 危险性评价
  • 顶板
  • 摘要
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研究过废弃巷期间顶板微震响应的时空演化,对于掌握顶板岩层的损伤程度与运移特征具有重要意义。以东庞煤矿9212工作面过废弃巷为例,首先通过理论分析和微震监测对研究阶段进行划分,然后对不同阶段微震事件的平面、剖面分布以及空间位置关系进行分析,并通过能量离散系数(AE)和空间双因子(S,α)研究了顶板微震事件的能量差异与聚集特征;之后应用主成分分析与熵权法确定综合权重,并基于脆弱性指数法建立了危险性评价模型;最后使用GIS技术绘制3个阶段的危险性等级分区图。研究表明:① 工作面过废弃巷期间共划分为3个研究阶段,分别为正常开采阶段、废弃巷超前影响阶段和过废弃巷阶段,各阶段分别以“低频次、低能量”、“低频次、高能量”、“高频次、高能量”为主要微震响应特征;② 顶板关键层破断前,存在前后2个AE异常区,前异常区以应力异常作为主要诱发因素,导致AE值突增到7以上,后异常区以周期来压作为直接诱因,引发连续性的大规模强震,其重要征兆为前异常区结束并出现AE值骤降的突变;③ 角度因子α一般集中在30°~60°,但在周期来压时α<30°,且关键层破断前的α会以>60°的高角度向上孕育,然后以α<30°的小角度发生破断;面积因子S在高位关键层破断以及周期来压时会出现瞬时突增,而低位关键层超前断裂所导致的S较小,但煤岩体破碎程度较大;④ 3个研究阶段共划分为6个危险性等级,其中红色“Ⅰ级”危险区域发生顶板整体垮落以及大面积来压的可能性最大,其主要集中在过废弃巷阶段煤层上方0~60 m以及废弃巷超前影响阶段的顶板0~30 m内,并呈现上小、下大的分布形态。

张党育,盖秋凯,黄磊, 等. 工作面过废弃巷顶板微震时空演化机制及危险性分区研究[J]. 煤炭学报,2021,46(12):3805-3818. ZHANG Dangyu,GAI Qiukai,HUANG Lei,et al. Study on the temporal and spatial evolution mechanism and risk zoning of microseisms in working face passing through the roof of old roadway[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(12):3805-3818.
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