基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采矿与安全工程学报 ›› 2015, Vol. 32 ›› Issue (2): 325-330.

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

1．中国安全生产科学研究院，北京 100012；2．北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083； 3．安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001；4．中国平煤神马能源化工集团有限责任公司方山分公司，河南禹州 461670

收稿日期:2013-11-25 出版日期:2015-03-15 发布日期:2015-06-23
作者简介:尹永明(1985—)，男，山东省临沂市人，博士，从事矿山动力灾害控制、微震监测工程等方面的研究。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226803)；国家自然科学基金项目(51174016)；国家青年科学基金项目(51204010)

Relation between coal-rock failure and methane emission based on microseismic and dynamic stress monitoring

Received:2013-11-25 Online:2015-03-15 Published:2015-06-23

摘要/Abstract

摘要： 采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041 工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究，结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据，得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明：1) 微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值，而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值，可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况；2) 工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因，当基本顶周期性断裂时，采空区瓦斯涌出增大，工作面风排瓦斯含量变大，且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。

关键词: 综采工作面, 微震监测, 应力实时在线监测, 煤岩破坏, 瓦斯抽放, 瓦斯涌出

Abstract: Microseismic and stress real-time monitoring techniques were applied to measure coal-rock failures and stress variations during mining process of LW11041 in Fangshan coal mine. Combined with methane emission and methane drainage data, the relation of coal-rock failure, stress variation and methane emission were studied in this paper. The results show that the peak energy of microseismic events occurs earlier than that of extreme coal stress and methane extraction index, while the peak value of methane emission occurs later than that of methane extraction index. Therefore, energy variation of microseismic events can be used to predict coal stress variation and methane emission around the coal face. In addition, the periodic weighting of basic roof is the main reason to result in the periodic changes of methane emission by ventilation. When the basic roof breaks periodically, the methane emission in goafing increases, the methane concentration by ventilation in face also increases, and the methane mainly comes from the methane accumulation in goafing.

Key words: fully-mechanized mining face, microseismic monitoring, stress real-time monitoring, coal-rock failure, methane drainage, methane emission

尹永明, 姜福兴, 谢广祥, 朱权洁, 王存文, 王磊, 何晓军. 基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(2): 325-330.

YIN Yong-Ming, JIANG Fu-Xing, XIE Guang-Xiang, ZHU Quan-Jie, WANG Cun-Wen, WANG Lei, HE Xiao-Jun. Relation between coal-rock failure and methane emission based on microseismic and dynamic stress monitoring[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2015, 32(2): 325-330.

[1]	孙广京，王平，冯涛，余伟健，刘金海. 深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 562-570.
[2]	李青锋，彭跃金，吴昊，崔栋歌. 基于微震与矿山压力监测的工作面周期来压步距与机理分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 571-577.
[3]	王恩元，李楠. 微震自动定位与可靠性综合评价系统及应用[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(5): 1030-1037.
[4]	舒凑先，姜福兴，韩跃勇，李东，孟祥军，刘心广，张修峰，刘承志，张自发. 深部重型综采面长距离多联巷快速回撤技术研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 473-.
[5]	赵永，杨天鸿，张鹏海，于庆磊，周靖人. 基于微震监测的露天坑底采空区劣化过程分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 575-.
[6]	曹佐勇，何学秋，王恩元，潘超，赵训，姬鹏锦. 隐伏逆断层带的瓦斯涌出规律及控制因素研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 657-.
[7]	王雷，王琦，李术才，徐奴文，潘锐，何满潮，许英东，张皓杰. 软岩巷道掘进期间微震活动特征及稳定性分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(1): 10-18.
[8]	曹建涛，来兴平，闫瑞兵. 急斜煤层残留高阶段煤柱动力失稳机理研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(1): 133-139.
[9]	赵永，杨天鸿，张鹏海，周靖人，于庆磊. 基于微震参数的岩体损伤过程数值模拟分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(1): 213-220.
[10]	秦忠诚，刘玉腾，王生超，蔡辉，王备备. 基于微震监测的深埋“两硬”综放面覆岩运动规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2017, 34(1): 74-78.
[11]	刘德峰，刘长武，张飞，刘洋，郭兵兵. 基于应力分析的微震监测系统构建与应用研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2016, 33(5): 932-937.
[12]	王德超, 王琦, 李术才, 王富奇, 郭念波, 王保齐, 程相波, 潘锐. 基于微震和应力在线监测的深井综放采场支承压力分布特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(3): 382-388.
[13]	郝兵元, 张玉江, 戚庭野, 冯国瑞, 白锦文, 章敏, 康立勋. 综采面过陷落柱采动应力与柱体应力相互影响模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(2): 192-198.
[14]	杨纯东, 巩思园, 马小平, 王桂峰. 基于微震法的煤矿冲击危险性监测研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2014, 31(6): 863-868.
[15]	程爱平, 高永涛, 梁兴旺, 季毛伟, 王存文, 高艳华. 基于未确知聚类法的底板采动破坏深度动态预测[J]. 采矿与安全工程学报, 2014, 31(5): 739-744.