煤与瓦斯突出的微震前兆特性试验研究与预警案例分析

摘要：

为研究煤与瓦斯突出的微震前兆特征,对关键结构体模型进行优化,基于优化的突出物理模型,借助COMSOL Multiphysics构建出煤体力学性质空间渐变的三维模型,首先分析巷道掘进前后原岩应力和采动应力的分布及演化规律;然后分别分析地应力、瓦斯压力和煤体力学性质对煤体破裂过程声发射响应的影响规律;进而根据突出危险区域附近的煤体分布、瓦斯赋存和巷道掘进过程采动应力的演化特征,三方面综合分析煤与瓦斯突出之前微震信号的演化规律.研究结果表明:煤体力学性质剧烈变化部位伴随着局部的高应力区和低应力区以及较大梯度的应力分布,且原岩应力峰值和谷值分别位于硬煤和软煤的边界面处;在由硬煤区向软煤区边界方向掘进过程中,采动应力峰值演化经历了3个阶段,正常期、高值期和低值期.突出原煤和型煤常规三轴加载破坏过程中声发射参数与加载应力总体上均呈正相关关系,且在裂纹的非稳定发展阶段,声发射参数快速增大并达到最大值;另外,硬煤和构造软煤相比不仅具有较高的煤体强度,还伴随着较大的声发射强度.煤巷掘进遇区域构造煤突出之前微震信号演化经历3个阶段,安全期、前震期和平静期,且随着软煤渐变梯度的逐渐减小,前震峰值逐渐减小,平静期逐渐增大,煤与瓦斯突出的微震前兆特征逐渐变得模糊,突出的突发性增强;而石门揭煤突出之前没有平静期的出现,前震直接发展成主震.

关键词：采矿工程、煤与瓦斯突出、关键结构体、声发射、微震、前兆特征、前震期、平静期

所属期刊栏目：37

分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2018-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1419-1429