相邻采空区关键层失稳与矿震机理及防治

"该研究基于岩层控制的关键层理论，探讨了相邻采空区矿震机理，将相邻采空区矿震分为三种主要类型：低位亚关键层回转滑移失稳、高位亚关键层剪切滑移失稳以及主关键层极限破断失稳。通过现场矿井微震监测系统分析，发现这些失稳现象呈现出不同的震动规律。相邻采空区岩层失稳通常滞后于工作面岩层运动，且低位亚关键层的震动频次最高，高位亚关键层次之，主关键层极限破断失稳的震动最少，但能量释放最大。此外，本工作面的破坏程度以高位亚关键层剪切滑移失稳最为严重，低位亚关键层失稳次之，主关键层失稳最小。最后，研究者根据震动能量机制提出了治理相邻采空区矿震灾害的策略，并在实际中得到应用。" 本文是针对煤炭开采过程中的一个重要问题——相邻采空区矿震进行的深入研究。矿震是煤矿开采中常见的安全威胁，可能导致严重的经济损失和人员伤亡。文章首先引入了关键层理论，这是一个在岩层控制领域的重要概念，用于解释岩层在开采过程中稳定性变化的现象。关键层是指那些对整个岩层结构稳定起决定性作用的薄层或构造。 研究中将相邻采空区的矿震机理划分为三种基本类型： 1. 低位亚关键层回转滑移失稳：这种情况下，位于较低位置的亚关键层由于应力变化发生旋转和滑移，导致局部不稳定并可能引发矿震。 2. 高位亚关键层剪切滑移失稳：高位亚关键层在高应力作用下发生剪切滑动，产生的震动频率较高，但相对于低位亚关键层，其发生的频次较少。 3. 主关键层极限破断失稳：当主关键层达到其承载能力的极限时，可能发生断裂，尽管震动次数最少，但释放的能量最大，因此可能导致强烈的矿震。 通过现场微震监测系统的数据分析，研究人员发现相邻采空区的岩层失稳通常滞后于当前工作面的岩层运动，这表明岩层失稳是一个逐步发展的过程。此外，不同类型的失稳事件在震动频次和能量上表现出明显的差异，这对于识别矿震来源和预测矿震风险具有重要意义。 针对这些发现，研究者提出了针对相邻采空区矿震灾害的治理措施。这些措施可能包括优化开采顺序，实施适当的支护技术，调整工作面推进速度，以及利用微震监测数据进行预警。现场应用表明，这些策略能够有效减少矿震的发生，提高矿井安全生产水平。 这项研究对理解相邻采空区矿震机理和制定有效的防治策略提供了理论依据和技术支持，对于保障煤矿开采安全、减少矿震灾害具有重要的实践意义。