基于微震監(jiān)測的覆巖裂隙演化規(guī)律相似模擬試驗(yàn)研究

肖 鵬，韓 凱，雙海清，吳銘川，高 振

(1.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學(xué) 教育部西部礦井開采及災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054)

0 引 言

隨著我國煤礦開采深度、強(qiáng)度及回采面積的不斷增大，越來越多的礦井，甚至低瓦斯礦井都發(fā)生了瓦斯災(zāi)害[1-2]，煤礦的安全高效開采受到嚴(yán)重制約。明確瓦斯運(yùn)移通道，加強(qiáng)瓦斯富集區(qū)的抽采強(qiáng)度，是礦井瓦斯災(zāi)害治理的主要措施之一。近年來國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)煤層開采過程中覆巖裂隙演化規(guī)律及機(jī)理方面做了大量的研究，并取得了豐碩的成果。針對(duì)裂隙演化與瓦斯抽采的關(guān)系許多學(xué)者做了大量的研究，“巖層控制的關(guān)鍵層理論”[3]， 采動(dòng)裂隙橢拋帶模型[4-5]相繼被提出，隨后肖鵬等[6]運(yùn)用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的固氣耦合相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)一步明確了卸壓瓦斯在裂隙發(fā)育的各個(gè)階段發(fā)生運(yùn)移和匯集的區(qū)域范圍。程詳?shù)萚7]采用綜合研究方法研究軟巖保護(hù)層開采覆巖采動(dòng)斷裂帶演化特征。梁濤等[8]基于分形理論研究了采動(dòng)裂隙隨開采進(jìn)程在采煤工作面不同分區(qū)內(nèi)的分形演化規(guī)律。魏宗勇等[9]通過自主研制的煤與瓦斯共采三維大尺度物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)一步解決了煤與瓦斯共采模型試驗(yàn)研究手段不足的問題。

為了提升煤礦瓦斯回采過程中覆巖裂隙演化的監(jiān)測手段，國內(nèi)自20世紀(jì)80年代引進(jìn)和應(yīng)用微震設(shè)備。姜福興等[10-12]采用微地震定位監(jiān)測技術(shù)探測到采場圍巖的破裂形態(tài)，推演和總結(jié)了覆巖空間破裂形態(tài)與采動(dòng)應(yīng)力場的關(guān)系，為微震監(jiān)測技術(shù)的推廣和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。……