采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC^3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14m.     

基于微震监测的金属矿山地压演化规律分析

为研究金属矿山采矿活动中地应力、微震活动与地压演化的关系,采用高精度微震监测系统对矿山开采过程中微震活动的时空分布特征进行分析,通过对同一时间轴下的微震的活动性、微震累积视体、能量指数等参数的变化特征研究,分析了矿山采矿过程微震活动的时空演化规律及矩震级分布,揭示了矿山地压演化规律及趋势。并成功的在内蒙古某金矿工程采矿中应用,研究结果验证了高精度微震监测系统用于矿山地压演化规律分析的可行性,可为微震监测系统在此类工程的应用提供参考。     

基于监测非法采矿行为的微震监测功能二次开发技术

国有大型矿山周围的非法采矿行为严重影响了矿山的采矿秩序,进而严重影响了矿山安全,造成极大的隐患.以微震监测的时空定位技术为理论基础,通过对微震监测系统实用新功能的二次开发,实现了应用微震监测技术实时监测非法采矿行为,做到了精度定位非法采矿作业地点,指导矿山执法人员及时予以打击和清除.这对于保护国家的矿产资源和矿山安全发挥了提供了有效的技术手段.     

深井开采微震活动容量维Df变化特征

根据会泽铅锌矿复杂地质状况,建立了一套24通道全数字微震监测系统,对深部岩体开采诱发微震事件进行监测,得到岩体随开采过程诱发微震事件的参数,包括b值、震级和事件数等.推导出b值与容量维Df之间的关系式为Df=2b,分析了容量维Df随时间变化和采场垮冒的关系.分析结果显示:岩体失稳破坏和Df值变化密切相关.随着开采扰动变化,由应力集中引起局部岩体裂纹压密、萌生和扩展,Df表现为增加后保持相对平静的现象,表明岩体裂纹的粗糙度在增加;一旦岩体破坏引发动力灾害,Df值急剧下降,表明岩体裂纹的粗糙度在降低,岩体破坏加速;结合现场实践,分析得出Df值越小,发生岩体破坏的概率越大.     

深埋TBM隧道施工微震监测规律

随着各类地下工程向着深部发展,因开挖卸荷导致的围岩失稳问题日益突出。为了对围岩失稳进行预报预警,该文以西藏在建的某公路隧道为研究对象,构建了微震监测系统,总结了深埋隧道隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)开挖过程中微震活动的时空演化规律,揭示了微震事件b值与围岩失稳风险水平之间的关系。结果表明:微震事件数及其能量随TBM日掘进进尺的增大而增多;岩体垮塌发生前,微震事件在空间上聚集,时间上呈增多趋势,微震事件聚集区域与岩体垮塌位置吻合;微震事件b值能够表征隧道围岩稳定性。研究结果验证了微震监测技术用于洞室围岩稳定性评价的可行性,并为微震监测技术在类似工程中的应用提供了参考。     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

我校首次获准国家自然科学基金重大国际合作项目

我校资环学院姜福兴教授申报的国家自然科学基金重大国际合作项目“煤矿覆岩破裂灾变机理、监测与控制研究”获得批准 ,这也是国家自然科学基金委首次批准此类项目。该项目资助由四部分组成 :国家自然科学基金资助 80万元、企业资助 75万元、澳大利亚资助部分软件和技术、学校资助部分仪器设备和人员费用。该项目设立“采动应力、岩体破裂与微震的动态关系及可预测机理”、“采动岩体中微震传播与解析”和“井下微震监测系统设计与试制”三个子课题。该项目旨在研究岩体破裂过程中微震发生、传播、监测、定位、灾害诊断及预报的机理和仪器 ,…     

矿山帷幕注浆特殊地层施工工艺研究

随着工程建设的不断发展,溶洞、采空区等特殊地层施工越来越多,由于地形或地质的特殊性,给施工带来一定的难度。而帷幕注浆工艺不仅能在特殊地层中完成采矿工作,保证采矿质量,而且可以保护水资源和自然环境,对特殊地层矿山采矿施工具有十分重要的现实意义。本文就此分析了帷幕注浆工艺基本概况,并着重探讨了矿山帷幕注浆特殊地层施工工艺,旨在给特殊地层相关工程提供一定的参考。     

山区岩体移动的Fuzzy预测模型

在全世界范围内,地下开挖岩体移动变形而引起的灾害时有发生;并严重危险人民群众的生命财产安全。而对于此类灾害的研究促进了岩石力学的发展。岩体移动变形及其地面效应的预计问题,是地下开挖活动尤其是采矿过程中所遇到的矿山岩体力学问题中的重要工程课题。由于采矿过程及矿山岩体移动变形这一问题的复杂性,要精确地计算岩体每一点的移动变量是极其困难的。针对山区房柱法采矿岩体变形问题,本文利用Fuzzy数学理论,建立了具体数学模型和预测分析方法。     

微破裂向量扫描在L606-6井压裂微震监测中的应用

为评估压裂效果及地面监测质量,进行了L606-6井地面微震监测应用研究.监测过程严格执行了安静处布台和有效去噪等应用VS的必要条件,最大限度地提高了信噪比,获得了微震释放能量的平均最小信噪比为3.6％.研究结果表明,微地震时间间歇性和空间随机跳跃性明显,开始破裂需要的积累能量的时间较短,以后逐渐延长;缝网形成过程中每个重要时段的微震群发生的地域和范围仅是整个最后裂缝带中的局部,包括稍远处被诱发的震群,直到形成最后缝网;除几个构成缝网主要形状的特征时段外,多数微震活动的重要时段显示了这些微震在加密缝网,或者"填空";此地域的最大主压应力的方向很可能在水平方向,且在NE30°和NE90°之间.这是一次较典型的水力压裂及其微震监测.借鉴L606-6井地面监测结果,对该块在L606-6井附近的三口井进行了压裂,并进行了井中微地震监测,四口井的裂缝走向和尺度基本一致,某种程度上验证了地面监测结果的可靠性.     

矿山微地震活动时空分布

利用最短距离聚类法对某矿山微地震活动的时空分布进行了分析,结合现场采掘计划,有效识别了井下地压活动区．通过建立各活动区内微震参数时间序列曲线,研究了局部围岩的应力变形规律,探讨了岩体失稳的前兆规律．结果表明：研究期间井下各微震聚集区相互孤立,采掘活动不会引起大范围的地压活动;微震累计事件数及累计能量时间序列曲线出现由平静突然增大时表征了岩体内累积应变能的突然释放,预示围岩稳定性的劣化．根据研究结果,最终建立了基于微震监测技术井下岩体稳定性研究的一般模式．     

土石坝透水地基的渗流控制方法

阐述了土石坝透水地基的渗流控制方法，具体措施有：设置截水槽；浇筑混凝土防渗墙或设灌浆帷幕；铺筑上游水平防渗铺盖。实践证明效果显著。     

基于GeoStudio的新疆某水库坝基渗流有限元计算

对GeoStudio的特点及地下水渗流分析模块SEEP/W进行了介绍。根据工程地质勘察资料和水文资料,运用SEEP/W模块对新疆某水库蓄水后河床坝基的渗流进行了有限元模拟计算。从计算结果得出,采用防渗墙进行防渗处理是合理有效的,满足大坝坝基防渗设计要求。灌浆帷幕的渗透性和所在岩基的渗透性相差不大,心墙底部灌浆帷幕防渗效果不明显。     

宝珠寺水电站廊道析出物中钙质成因分析

大坝廊道排水孔析出物的产生是一个普遍现象,正确认识析出物的成因,是评价坝基渗透变形、坝基灌浆帷幕的工作状态的基础.析出物中的钙质一般有两个成因,其一是渗透库水自身的化学反应形成,其二是渗透库水对渗透途径上的岩体中的钙质成分或是对灌浆帷幕的溶蚀形成.若是后者,则标志着渗透库水对坝基、帷幕产生了溶蚀作用,这对坝基的稳定、帷...     

基于微震监测的高强度开采工作面围岩响应规律

将微震监测系统引入西部高强度开采的典型矿区——小纪汗煤矿,实现了整个监测区域的"空间"监测,更为全面地捕捉围岩内部破裂信息,基于微震监测数据分析了煤矿工作面的矿压显现规律、岩层运动规律和围岩应力变形规律.结果表明:随着11203工作面的不断开采,微震事件的演化呈周期性变化,与工作面矿压显现规律密切相关,且周期来压平均步距为23 m.划分得到了工作面"三带"的范围及工作面开采扰动影响范围,为工作面的支护设计和灾害防治工作提供数据支撑.     

正盘台隧道超前帷幕注浆合理范围

富水隧道开挖易引起突涌水、掌子面失稳和支护结构位移过大等问题,采用帷幕注浆可加固围岩并止水,进而保障隧道施工安全。为寻求合理超前帷幕注浆范围,本文依托京张铁路正盘台隧道实际,通过FLAC3D数值模拟手段建立了渗流场与应力场的耦合模型,研究深埋富水段隧道超前帷幕不同注浆范围对围岩稳定性和渗流规律的影响,从而指导工程实践。研究表明：全断面帷幕注浆和全周边注浆可较好满足正盘台隧道不同渗水段安全需求。     

地下厂房防渗排水系统渗流特性的有限元分析

在求解无压渗流场结点虚流量法的基础上,结合可精细模拟密集排水孔复杂渗流水力行为的改进排水子结构技术,对某地下厂房厂区洞室群围岩区三维渗流场进行了有限元求解分析,着重研究了防渗排水系统中的帷幕和排水幕的渗流特性.研究表明,排水幕在排水通畅的前提下具有强大的排水能力,其排水孔间距在一定范围内变化对渗流场水头分布影响不明显.因此,可适当加大排水孔间距,以减少工程投资.     

地下工程渗流场与应力场耦合的相似材料模拟

针对工程岩体中存在的渗流场与应力场耦合问题,在研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型,通过地下煤炭开采中渗流场与应力场耦合的相似材料模拟,得到了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律,确定了上湾保水采煤工作面的合理推进距离及基岩保护层的厚度。实验得出的结论和现场实践所取得的结论一致,进一步证实了实验的可靠性,这一实验的成功为以后研究渗流场与应力场的耦合开辟了新的途径。     

爆破开挖扰动作用下深埋隧洞的微震分布规律

基于地应力高、开挖断面大、日炮次多、爆破扰动强的施工环境下的微震监测数据,研究了爆破开挖扰动作用下深埋隧洞的微震分布规律.结果表明:爆破开挖卸荷影响范围内的微震活动既与围岩应力重分布有关,又与爆破扰动密不可分;爆破扰动是开挖卸荷影响范围之外微震活动的主要诱因,是时滞型岩爆孕育发生的重要影响因素之一;微震分布区域与爆破地点的相对位置及距离密切相关.研究结果可为钻爆法开挖下的隧洞岩爆防治提供参考.