CN111897002B - 一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 - Google Patents
一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111897002B CN111897002B CN202010754147.5A CN202010754147A CN111897002B CN 111897002 B CN111897002 B CN 111897002B CN 202010754147 A CN202010754147 A CN 202010754147A CN 111897002 B CN111897002 B CN 111897002B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- area
- splitting
- measure
- roof
- top plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 34
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 33
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/288—Event detection in seismic signals, e.g. microseismics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,包括步骤:步骤1:设定对比区与样本区;步骤2:施工取芯孔;步骤3:实施顶板预裂措施;步骤4:微震事件筛选;步骤5:微震事件沿垂向分布特征;步骤6:对比区与样本区分层划分;步骤7:进行顶板预裂措施效果有效性评价;步骤8:重复步骤1‑7,不断对顶板预裂措施效果进行优化,现场在进行大量实践后可确定适用与本矿井的最优顶板预裂方法与技术参数。本发明通过分析顶板预裂措施影响区域内微震事件指标变化,形成了对顶板预裂措施效果量化评价方法,并可据此方法对预裂措施方案进行调整优化,以提高措施的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,主要用于指导冲击地压灾害矿井顶板预裂措施效果评价与措施优化。
背景技术
冲击地压是煤矿深部开采面临的主要灾害之一,对煤矿安全高效生产及煤矿工人人身安全构成巨大威胁。目前,国内关于冲击地压发生机理、监测预警、防治措施等方面相关研究不断深入,但在实际生产过程中,现场冲击地压发生可能性判别与预警、预警指标优化等方面尚需进一步研究。
目前,国内冲击地压矿井常用的防治措施有煤层注水、煤层大直径卸压钻孔、煤层***、顶板水力压裂、顶板预裂***、底板大直径卸压钻孔、底板***等等,根据实施地点大致可分为底板、顶板、煤层三类防治措施,根据不同冲击地压类型及主要致灾因素,采用不同防治措施。顶板预裂措施(含顶板预裂***、顶板水力压裂等)在实际防治过程中应用较为广泛,一般是在具有冲击危险的采煤工作面巷道内向煤层顶板施工钻孔,然后采用***或水力压裂方式对顶板关键岩层进行预裂,然而如何评价其实际卸压效果,如何对既有施工技术方案加以优化一直是本领域现场技术难题。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,主要适用于冲击地压矿井顶板预裂措施效果评价与技术方法优化。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,包括以下步骤:
步骤1:设定对比区与样本区
步骤2:施工取芯孔
在对比区与样本区的巷道内实施顶板取芯孔施工,确定煤层顶板实际岩层结构,取芯孔垂向高度不得小于分析区与样本区的垂向方向高度;
步骤3:实施顶板预裂措施
在对比区内实施顶板预裂措施,在样本区不施工任何顶板预裂措施或施工其它不同类型顶板预裂措施实现不同措施卸压效果对比分析;收集工作面在对比区与样本区内回采期间的微震监测数据;
步骤4:微震事件筛选
对对比区与样本区内回采期间的微震监测数据进行筛选,筛选出位于对比区与样本区内的微震事件;
步骤5:微震事件沿垂向分布特征
梳理步骤3所实测得的岩层结构每一岩层实际高度与厚度,统计对比区内步骤4所筛选出的所有微震事件位于每一岩层内的累计数量qdi、累计能量edi、平均能量adi,其中:
adi=qdi/edi,i=1,2,3..n
统计样本区内步骤4所筛选出的所有微震事件位于每一岩层内的累计数量qyi、累计能量eyi、平均能量ayi,其中:
ayi=qyi/eyi,i=1,2,3..n
步骤6:对比区与样本区分层划分
将对比区与样本区分为三个不同层位,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域;其中:
Ⅱ为顶板预裂措施直接影响区,对于顶板预裂***为***孔装药长度垂向投影范围;
Ⅰ为煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部;
Ⅲ为顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度;
步骤7:进行顶板预裂措施效果有效性评价
步骤8:重复步骤1-7,不断对顶板预裂措施效果进行优化,现场在进行大量实践后可确定适用与本矿井的最优顶板预裂方法与技术参数。
本发明进一步的改进在于,步骤1中,按以下原则设定对比区与样本区:
走向方向上,首先根据顶板预裂措施实际实施区域,确定对比区走向长度,一般不少于100m;样本区需邻近对比区,且样本区走向长度与对比区相等;
倾向方向上,首次分析时选择顶板预裂区域两侧各30m作为对比区与样本区走向对比区域,后期可以根据实际分析效果不断优化;
垂向方向上,对比区与样本区垂向高度相等,首次分析时均为煤层底板至顶板预裂措施区域以上30m范围,后期可以根据实际分析效果不断优化。
本发明进一步的改进在于,步骤7中,按以下准则进行顶板预裂措施效果有效性评价:
在Ⅱ内:
在Ⅲ内:
在Ⅰ内:
式中:l,j,k分别表示位于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区内岩层数量,且有l+j+k=n;
以上三条至少满足两条,则判定为对比区内施工的顶板预裂措施相比样本区未施工或施工其它不同类型顶板预裂措施预裂效果较好,否则,预裂效果较差,调整顶板预裂措施技术参数;
上式中:QⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅;
QⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅;
QⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅。
本发明与现有技术相比,具备以下几个优点:
1、在对比区内实施顶板预裂措施,在样本区内不实施顶板预裂措施,通过分析对比区与样本区内微震事件沿实测岩层结构的能量、频次、平均能量变化,可量化评价顶板预裂措施实际卸压效果;
2、在对比区和样本区内实施不同方法、不同技术参数的顶板预裂措施,通过分析对比区与样本区内微震事件沿实测岩层结构的能量、频次、平均能量变化,可量化对比不同方法、不同技术参数的顶板预裂措施实际卸压效果,进行顶板预裂措施方法和参数的优选与优化。
3、通过该方法,可以对顶板预裂措施卸压效果进行量化评价,对于现场冲击地压防治指导意义较大。
综上,本发明在实际研究过程中通过长期对顶板预裂措施现场实施及微震监测数据分析基础上,提供一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,通过分析顶板预裂措施影响区域内微震事件指标变化,形成了对顶板预裂措施效果量化评价方法,并可据此方法对预裂措施方案进行调整优化,以提高措施的有效性。
附图说明
图1为本发明方法的流程原理示意框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供的一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,其具体步骤如下:
步骤1:设定对比区与样本区
实施例对象工作面为某矿具有冲击地压危险的31103-1工作面,该工作面回风巷回采期间动力显现较为频繁,故拟采用顶板预裂***在回风巷内进行顶板预裂***。在进行顶板预裂效果评价前,设定对比区与样本区如下:距离切眼850m时实施顶板***措施,***起始点两侧走向各200m范围作为对比区(即***区域)与样本区(即非***区域)进行效果分析;回风巷顶板预裂***钻孔装药范围为区段煤柱边缘至邻近采空区20m,故对比区与样本区倾向范围为回风巷副帮煤壁至相邻采空区70m(区段煤柱20m),回风巷副帮煤壁至本工作实体煤侧10m;垂向方向取回风巷距离巷道底板~顶板以上60m范围内。
步骤2:施工取芯孔
在对比区与样本区的巷道内实施顶板取芯孔施工,确定煤层顶板实际岩层结构,取芯孔垂向高度不得小于析区与样本区的垂向方向高度。
步骤3:实施顶板预裂措施
在对比区(***区)内煤层顶板60m范围内实施了钻孔取芯,取芯孔揭露煤层顶板地层结构如表1所示。本工作面安装了微震监测***,2019年5月以来,微震监测***累计接收有效微震事件20778个。
表1工作面取芯钻孔揭露地层柱状
步骤4:微震事件筛选
对对比区与样本区内回采期间的微震监测数据进行筛选,筛选出位于对比区与样本区内的微震事件;
步骤5:微震事件沿垂向分布特征
梳理步骤3所实测得的岩层结构每一岩层实际高度与厚度,统计对比区与样本区内步骤4所筛选出的所有微震事件位于每一岩层内的累计数量、累计能量、平均能量,如下表2所示:
表2微震事件沿垂向分布特征统计结果
步骤6:对比区与样本区分层划分
将对比区与样本区分为三个不同层位,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域;其中:
Ⅱ为顶板预裂措施直接影响区,即顶板以上22~50m;
Ⅰ为煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部,即顶板以上-4~22m;
Ⅲ为顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度,即顶板以上50~60m;
步骤7:按以下准则进行顶板预裂措施效果有效性评价
表3顶板预裂措施效果有效性评价结果
以上三条均满足判定条件,故判定为对比区内施工的顶板预裂***措施预裂效果较好。
Claims (2)
1.一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:设定对比区与样本区;
步骤2:施工取芯孔;
在对比区与样本区的巷道内实施顶板取芯孔施工,确定煤层顶板实际岩层结构,取芯孔垂向高度不得小于分析区与样本区的垂向方向高度;
步骤3:实施顶板预裂措施;
在对比区内实施顶板预裂措施,在样本区不施工任何顶板预裂措施或施工其它不同类型顶板预裂措施实现不同措施卸压效果对比分析;收集工作面在对比区与样本区内回采期间的微震监测数据;
步骤4:微震事件筛选;
对对比区与样本区内回采期间的微震监测数据进行筛选,筛选出位于对比区与样本区内的微震事件;
步骤5:微震事件沿垂向分布特征;
梳理步骤3所实测得的岩层结构每一岩层实际高度与厚度,统计对比区内步骤4所筛选出的所有微震事件位于每一岩层内的总数量qdi、总能量edi、平均能量adi,其中:
adi=edi/qdi,i=1,2,3..n
统计样本区内步骤4所筛选出的所有微震事件位于每一岩层内的总数量qyi、总能量eyi、平均能量ayi,其中:
ayi=eyi/qyi,i=1,2,3..n
步骤6:对比区与样本区分层划分;
将对比区与样本区分为三个不同层位,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域;其中:
Ⅱ为顶板预裂措施直接影响区,对于顶板预裂***为***孔装药长度垂向投影范围;
Ⅰ为煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部;
Ⅲ为顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度;
步骤7:进行顶板预裂措施效果有效性评价;
按以下准则进行顶板预裂措施效果有效性评价:
在Ⅱ内:
在Ⅲ内:
在Ⅰ内:
式中:l,j,k分别表示位于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区内岩层数量,且有l+j+k=n;
以上三条至少满足两条,则判定为对比区内施工的顶板预裂措施相比样本区未施工或施工其它不同类型顶板预裂措施预裂效果较好,否则,预裂效果较差,调整顶板预裂措施技术参数;
上式中:QⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅡi表示位于顶板预裂措施直接影响区内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅;
QⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅢi表示顶板预裂措施直接影响区顶部至对比区与样本区垂向最大高度内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅;
QⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件累计数量增/降幅;
EⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件累计能量增/降幅;
AⅠi表示煤层底板至顶板预裂措施直接影响区底部范围内的第i岩层内的微震事件平均能量增/降幅;
步骤8:重复步骤1-7,不断对顶板预裂措施效果进行优化,现场在进行大量实践后可确定适用与本矿井的最优顶板预裂方法与技术参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法,其特征在于,步骤1中,按以下原则设定对比区与样本区:
走向方向上,首先根据顶板预裂措施实际实施区域,确定对比区走向长度,一般不少于100m;样本区需邻近对比区,且样本区走向长度与对比区相等;
倾向方向上,首次分析时选择顶板预裂区域两侧各30m作为对比区与样本区走向对比区域,后期可以根据实际分析效果不断优化;
垂向方向上,对比区与样本区垂向高度相等,首次分析时均为煤层底板至顶板预裂措施区域以上30m范围,后期可以根据实际分析效果不断优化。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010754147.5A CN111897002B (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010754147.5A CN111897002B (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111897002A CN111897002A (zh) | 2020-11-06 |
CN111897002B true CN111897002B (zh) | 2022-12-20 |
Family
ID=73184065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010754147.5A Active CN111897002B (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111897002B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113739655B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-07-11 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种冲击地压矿井临空巷道顶板预裂***方法 |
CN114924311B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-06-02 | 中国矿业大学 | 一种基于顶板***诱发震动能量的释能效果定量评估方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108594295A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-28 | 天地科技股份有限公司 | 一种煤层***卸压效果评价方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9897711B2 (en) * | 2014-04-07 | 2018-02-20 | Microseismic, Inc. | Method for determining aggregate fracture properties for evaluation of fracture procedures |
CN105759010B (zh) * | 2016-02-04 | 2017-11-07 | 山东大学 | 一种采动影响巷道动态监测与稳定评价方法 |
CN106054243A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 河南理工大学 | 一种基于微震监测的岩爆多指标预测方法 |
CN108386192A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-10 | 中国矿业大学 | 一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法 |
CN108843391B (zh) * | 2018-05-31 | 2020-04-14 | 天地科技股份有限公司 | 一种煤层高压水力压裂效果评价方法 |
CN108798785B (zh) * | 2018-06-06 | 2020-06-23 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种煤矿冲击地压预测预警方法 |
CN109595036B (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-12 | 北京矿冶科技集团有限公司 | 一种矿山地压灾害的预警方法 |
CN111123355B (zh) * | 2020-01-07 | 2020-12-11 | 山东大学 | 一种基于微震监测数据的岩爆预测方法及*** |
-
2020
- 2020-07-30 CN CN202010754147.5A patent/CN111897002B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108594295A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-28 | 天地科技股份有限公司 | 一种煤层***卸压效果评价方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111897002A (zh) | 2020-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109611143B (zh) | 顶板水压致裂多参量综合监测***及致裂效果判别方法 | |
CN209761499U (zh) | 顶板水压致裂多参量综合监测*** | |
CN108798785B (zh) | 一种煤矿冲击地压预测预警方法 | |
CN111897002B (zh) | 一种基于微震监测的顶板预裂措施效果评价方法 | |
CN110645039A (zh) | 一种厚硬顶板冲击地压与瓦斯复合灾害综合防治方法 | |
CN110359895B (zh) | 一种非均质巨厚砂岩水平井分段压裂的探放水方法 | |
CN109555502B (zh) | 一种高瓦斯煤巷预裂增透的工业性试验方法 | |
CN111625940B (zh) | 一种基于冲击地压的孤岛工作面可开采性论证方法 | |
CN113027510A (zh) | 厚硬顶板岩层***增透定向长钻孔拦截抽采卸压瓦斯方法 | |
CN115169948A (zh) | 采煤工作面覆岩离层突水风险预测方法及安全采矿方法 | |
CN113738363A (zh) | 一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法 | |
CN116771348A (zh) | 一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法 | |
CN115128670A (zh) | 基于微震累计能量的冲击地压预警方法 | |
CN112377258B (zh) | 一种临近采区同采工作面间采动影响程度的评价方法 | |
CN111553614B (zh) | 一种孤岛工作面防冲安全开采论证方法 | |
CN112418621A (zh) | 急倾斜特厚煤层冲击地压危险的综合指数评估方法 | |
CN114856706B (zh) | 一种基于下沉量的主关键层扰动影响综合评价方法 | |
CN115829398A (zh) | 一种煤层底板分支钻孔高精度探查评价方法 | |
CN113434819B (zh) | 工作面采动对采空区矿震活动影响时间和距离的确定方法 | |
CN114135288B (zh) | 一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法 | |
CN113153418B (zh) | 一种基于综合指数法的三维空间充填效果评价方法 | |
CN115045660A (zh) | 一种大倾角回采工作面顶板深孔***致裂方法及*** | |
Ma et al. | Monitoring and evaluation of disaster risk caused by linkage failure and instability of residual coal pillar and rock strata in multi-coal seam mining | |
CN112211666A (zh) | 一种采煤工作面盲区判别方法 | |
CN117370727B (zh) | 覆岩离层注浆减沉降震评价方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |