工作面顶板破断过程的SOS微震信号的加窗处理与分析下载

weixin_39821228 2020-09-23 11:01:03

利用Matlab信号分析软件,对大同忻州窑煤矿8929工作面顶板破断过程的微震信号进行了不同的窗函数处理,得出了如下主要结论:顶板破断过程中微震信号的频谱分析主瓣主要集中在低频段(0～20 Hz),顶板破断时振幅达到最大值,破断后振幅值降低;不对微震监测信号做任何加窗处理的频谱分析与对微震信号做矩形窗处理的频谱分析结果是一样的;对微震信号进行合适的加窗处理能有效地减少频谱泄露、降低其主频的旁瓣值、从而抑制高频部分的干扰振幅,以便更准确地表征出顶板破断前后微震信号特征。
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利用Matlab信号分析软件,采用具有统计特性的功率谱估计方法,对大同忻州窑煤矿8929工作面顶板破断过程的微震信号进行处理和分析,结果表明:坚硬顶板破断前功率谱值降低,破断时功率谱值达到最大值,破断之后,信号主频向高频段移动,功率谱值降低;并非所有的确定出震源位置的台站,其监测到的微震数据都能准确地描述出顶板破断前后的功率谱特征,应选取顶板破断时功率谱值最大且离震源最近的台站作为顶板破断分析的主要台站。利用上述规律,可以对坚硬顶板破断的过程进行有效的评价和预测。

针对特厚松散顶板采煤工作面顶板破断机理研究不足造成顶板漏冒压坏工作面液压支架问题,采用理论分析、相似模拟实验、数值模拟分析等手段,进行特厚松散顶板采煤工作面顶板破断规律、机理及特征研究,进行特厚松散顶板在采动过程中的裂隙发育情况、离层情况、冒落和垮落特征分析。研究得出:特厚松散顶板采煤工作面顶板垮落特征与常规顶板地质条件下有所不同,特厚松散顶板以冒落拱形式破断;基于特厚松散顶板破断特征,利用采动岩体力学理论,建立了特厚松散顶板破断的力学模型,确立了特厚松散顶板采煤工作面冒落拱参数。该技术成果可为其他类似地质条件矿井煤炭开采提供技术指导。

为了研究孤岛工作面的顶板破断机理,利用理论分析和数值模拟的方法建立了两对边简支两对边固定、三边简支一边固定的顶板薄板力学模型。分析计算得出薄板的极限破断准则和应力分布情况,并通过极限破断准则计算出顶板破断初次来压步距和周期来压步距。通过现场观测顶板断裂的初次来压步距和周期来压步距,其结果与理论分析计算的结果较吻合,可为类似的工作面来压预报提供依据。

根据坚硬顶板孤岛工作面的特点,选取四面采空的孤岛工作面为研究对象,建立了孤岛工作面的坚硬顶板力学模型,将坚硬顶板视为弹性薄板,利用瑞利-里兹法进行了分析计算,研究了四面采空孤岛工作面坚硬顶板初次破断前后的能量特征,推导得出了孤岛工作面坚硬顶板的弯曲应变能简化公式,并利用典型冲击地压案例进行了验证分析,揭示了冲击地压发生的能量原因。研究表明:孤岛工作面坚硬顶板初次破断前的弯曲应变能在顶板见方时最大,且与采空区悬顶面积的三次方成正比;坚硬顶板初次破断后的弯曲应变能最大值出现在煤壁处,且与采空区悬顶长度的五次方成正比;经案例解算,孤岛工作面坚硬顶板初次破断前后的能量释放率达95.4%,具有强烈的冲击危险性,孤岛工作面冲击地压所释放的能量主要来自于悬空坚硬顶板破断的弹性能,采取及时有效的断顶卸压措施对于坚硬顶板孤岛工作面的冲击地压防治具有重要作用。

超长综放工作面除了在工艺和设备配套等方面有自身的特点之外,在工作面顶板岩层结构破坏特征和顶板来压特征等方面也有其特殊的规律,因此在工作面采场矿压控制技术等方面必须采取一些特殊的措施,以确保超长综放工作面的安全生产。文章主要运用物理、数值模拟和现场实测等研究手段,分析了余吾煤业公司S1201超长综放面顶板岩层的破断规律及工作面矿山压力显现规律,得到的一些有益结论,可为指导超长综放工作面的安全高效生产提供参考。

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