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作者
朱凯 陈方明 郭振忠 杨晓 吴
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单位
山东科技大学地球科学与工程学院甘肃灵台邵寨煤业有限公司山东省地震局震灾风险防治中心
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摘要
为了研究开采我国西部侏罗系煤层广泛面临洛河组砂岩水威胁的问题。采用理论模型与微震监测手段分析了采动影响下导水裂隙带随回采进尺变化的时空演化特点。一方面,通过求解假设模型的应力场解释了单一岩梁在工作面推进方向的运动规律,进而提出了破坏覆岩纵向上的“四带”划分结构,并限定了导水裂隙带的发育上界。另一方面,以邵寨煤矿首采工作面为工程实例背景分析微震事件与“四带”的关系,依据微震事件的时空分布特征,通过奇异谱分析技术提取的数据变化表达成分与距离加权能量法绘制的微震事件密度云图划分了能反映覆岩破断明显变化的关键回采进尺,依据研究区沉积特征、各进尺下的微震事件密度及研究区综合地层柱状图确定了不同监测区间顶板“四带”的分带情况以及导水裂隙带的发育上限。最终将理论分析结果与现场实测结果进行对比,结果表明:监测74天、197天、320天、407天时的导水裂隙带发育上界分别为地层编号21、编号14、编号4、编号4,导水裂隙带最大发育至厚度37.46 m的泥岩,宜君组、洛河组在“四带”中处于原始隔水层带上部,采煤并未扰动宜君组、洛河组的砂岩含水层。研究揭示了我国西部侏罗系煤层开采过程中导水裂隙带的时空演化规律,并界定了“四带”结构及其与洛河组砂岩水层的关系,研究结果为制定有效的防治水措施提供了理论基础。
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关键词
煤矿防治水微震监测覆岩破坏力学模型微震事件密度奇异谱分析
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文章目录
0引言
1 覆岩运动力学模型
1.1 力学模型假设
1.1.1 超静定梁模型
1.1.2 静定梁模型
1.2 应力场分布规律
1.2.1 超静定梁的应力场
1.2.2 静定梁的应力场
2 覆岩导水裂隙空间演化模型
2.1 岩梁横向运动裂隙演化规律
2.2 岩梁纵向运动“四带”破断特征
3 基于微震监测的覆岩“四带”应用
3.1 工程背景
3.2 微震监测方案
3.3 微震事件时空分布规律分析
3.3.1 微震事件空间分布规律分析
3.3.2 微震事件时序分布规律
3.3.3 不同推进步距下微震规律
4 工作面顶板“四带”特征讨论
4.1 工作面顶板“四带”分带情况
4.2 工作面顶板破断上边界实测
5 结论
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引用格式
朱凯,陈方明,郭振忠,等.基于微震监测的采场覆岩破坏时空演化模式[J/OL].煤炭科学技术,1-15[2025-01-16].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20250114.1851.004.html.