井廣成,曹安業(yè),竇林名，王常彬,劉志剛,吳 蕓

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué) 深部煤炭資源開采教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221116;3.中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116)

煤礦褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制

井廣成1,2,3,曹安業(yè)1,2,3,竇林名3，王常彬1,2,3,劉志剛1,2,3,吳 蕓1,2,3

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué) 深部煤炭資源開采教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221116;3.中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116)

為實現(xiàn)對褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制的有效分析，基于震源機制矩張量反演方法，在優(yōu)化震動波遠場位移及破裂面產(chǎn)狀求解方法的基礎(chǔ)上，對甘肅華亭礦區(qū)硯北煤礦250204工作面回采期間沖擊礦壓震源破裂類型、破裂面產(chǎn)狀及視應(yīng)力等地震學(xué)參量進行系統(tǒng)分析，揭示了硯北煤礦褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制。研究結(jié)果表明：工作面回采擾動影響下，褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源破裂類型以拉張破裂為主，其矩張量以非雙力偶部分占主導(dǎo)，表現(xiàn)為水平擠壓構(gòu)造應(yīng)力、超前支承壓力共同作用下煤巖體的應(yīng)力釋放；震源破裂面產(chǎn)狀有明顯分化趨勢，小傾角(<35°)震源破裂面走向多垂直工作面推進方向，而大傾角(>35°)震源破裂面走向多平行于工作面推進方向且傾向?qū)嶓w煤一側(cè)；褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源輻射能量和地震矩基本分布在一包絡(luò)線內(nèi)，隨震源輻射能量增大，其地震矩大小分布更加集中；通過震源視應(yīng)力計算，得到了回采擾動下工作面及其周邊應(yīng)力演化情況，與沖擊礦壓震源時空分布及巷道沖擊顯現(xiàn)結(jié)果基本吻合。

褶皺構(gòu)造；沖擊礦壓；震源機制；矩張量；視應(yīng)力

煤礦地下開采打破了煤巖體原始平衡狀態(tài)，尤其在復(fù)雜褶皺構(gòu)造環(huán)境中，受構(gòu)造應(yīng)力影響，易誘發(fā)沖擊礦壓事故，如撫順礦務(wù)局老虎臺礦、甘肅華亭硯北煤礦、陜西彬長胡家河煤礦等均處于褶皺構(gòu)造發(fā)育區(qū)域，在工作面推進至褶曲軸部前后，礦震數(shù)量和能級倍增，導(dǎo)致巷道嚴重破壞和人員傷亡。

相關(guān)研究表明，構(gòu)造型沖擊事故是采礦活動與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力綜合作用的結(jié)果，不僅與煤巖強度參數(shù)、采掘區(qū)域應(yīng)力重新分布有關(guān)，還與構(gòu)造應(yīng)力分布相關(guān)，目前國內(nèi)對褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓事故分析主要集中在現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)研和數(shù)值模擬方面，如賀虎等[1]通過研究褶曲構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源時空演化特征，對向背斜軸部礦震頻次、能量和頻譜特征進行了系統(tǒng)分析，為預(yù)測構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓提供了一定理論依據(jù)；陳國祥等[2]采用FLAC數(shù)值模擬軟件反演了褶曲的形成過程及應(yīng)力演化規(guī)律，分析了褶曲不同部位的應(yīng)力狀態(tài)；姜福興等[3]通過分析微地震監(jiān)測到的構(gòu)造活化現(xiàn)象，將構(gòu)造控制型沖擊礦壓分為增壓型和減壓型兩類。盡管如此，目前對褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓孕育機理的研究仍不甚明晰。

高能量礦震活動源自高應(yīng)力環(huán)境下的煤巖體破裂[4]，其破裂過程可由震源機制參數(shù)描述，隨著煤礦礦震臺網(wǎng)的建立和完善，以及矩張量反演理論的發(fā)展，利用礦震數(shù)據(jù)反演礦震震源機制的方法得到了較快發(fā)展[5-6]，如曹安業(yè)等[7-8]理論比較分析了煤巖體在剪切、拉伸等破裂模式下的應(yīng)力降及應(yīng)變能釋放特征，揭示了采動影響下煤巖體不同破裂模式下的沖擊危險差異，并對采場頂板破斷型震源機制進行了分析；柴金飛等[9]對某磷礦異常礦震事件展開系統(tǒng)分析，通過判識震源破裂類型、破裂面方位初步確定了突水危險區(qū)域范圍；Krystyna等[10-11]基于矩張量反演方法對工作面回采過程中沖擊震源進行了系統(tǒng)分析，初步確定了工作面復(fù)合應(yīng)力場分布特征；Krystyna等[12]對某煤礦工作面回采期間沖擊礦壓震源機制展開研究，得出覆巖變形及采場煤巖體應(yīng)力集中程度是巷道沖擊破壞的主要影響因素。

雖然如此，現(xiàn)有矩張量反演方法及其結(jié)果判別中仍有礦震遠場位移識別不精確，矩張量分解物理意義不明確、適用性有限等缺點。為此，本文以華亭礦區(qū)硯北煤礦為研究背景，以褶皺構(gòu)造區(qū)開采的250204工作面為例，在優(yōu)化震動波遠場位移及破裂面產(chǎn)狀求解方法的基礎(chǔ)上，對褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源矩張量、破裂面方位、破裂類型等細觀參數(shù)及地震矩、視應(yīng)力等地震學(xué)參量進行系統(tǒng)分析，并結(jié)合沖擊震源與工作面相對空間位置等宏觀參數(shù)判識硯北煤礦褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制。

1 礦震震源機制矩張量反演原理

1.1 震動波遠場位移求解優(yōu)化

硯北煤礦已安裝SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)，采用單分量速度記傳感器，根據(jù)彈性波理論及位移表示定理[13]可以得出震源遠場位移：

式中，vp為P波傳播速度；r為震源到微震記錄儀的距離；ρ為巖石密度；γi為震源至微震記錄儀的震動波射線對應(yīng)于各坐標軸的分量，即γi=(xi-x0i)/r(xi為微震記錄儀各坐標分量，x0i為震源各坐標分量，i=1,2,3)；Mij為作用于震源的矩張量。

由于P波比S波的傳播速度快，傳感器先接收到單純的P波(含有少量背景噪聲)，而后接收到的S波中可能含有部分P波成分，較為復(fù)雜，故本文主要利用P波波形數(shù)據(jù)進行反演。另外，因傳感器距震源遠近不同，僅通過P波初振幅值計算其遠場位移誤差較大，而礦震波形低頻振幅計算無需任何源模型假設(shè)，且礦震波形雙對數(shù)頻率域振幅在低頻部分是相對平直的常數(shù)，大小正比于地震標量矩，因此本文采用礦震波形低頻位移幅值表示煤巖破裂的遠場位移。

受井下復(fù)雜工程環(huán)境影響，應(yīng)力波在傳播過程中會產(chǎn)生一定衰減，因此在計算波形遠場位移前需要對波形進行衰減修正，首先采用傅里葉時頻變換將時間-振幅譜轉(zhuǎn)化為頻率-振幅譜：

其中，A(f)為時域速度譜；f為相應(yīng)頻率；v為P波速度；Q為衰減因子。

相比于地震監(jiān)測，煤礦震源到傳感器一般較近，可視為近震源觀測情況，在波形衰減修正的基礎(chǔ)上，可用Brune圓盤模型[14]計算波形震源參數(shù)，求解低頻段位移：

1.2 震源破裂類型及破裂面產(chǎn)狀求解

確定震源事件矩張量后，可以對其進行分解進而確定震源破裂類型。相關(guān)研究表明[15-16]，矩張量可分解為各項同性(MISO)、補償線性矢量偶極子(MCLVD)以及雙力偶(MDC)3個部分，其中：補償線性矢量偶極子主要表征單軸壓縮破壞和拉張破壞，具體表現(xiàn)為發(fā)生在高靜水壓力區(qū)域及保護煤巖柱區(qū)域的巖體破壞；雙力偶部分主要描述剪切破裂，具體表現(xiàn)為巷道頂板破斷及發(fā)生在斷層區(qū)域的大能量礦震。如式(7)所示，通過計算雙力偶部分所占比例可定量確定震源破裂類型[10]。

震源事件矩張量蘊含信息豐富，對其進一步分析可獲得震源破裂面產(chǎn)狀。根據(jù)Aki和Richards的理論[17]，震源矩張量可用破裂面位置與運動矢量表示為

式中,i，j，k為空間坐標系下的3個方向；Mij為礦震矩張量形式；u為破裂面運動方向的位移量；S為破裂面表面積；λ和μ為拉梅常數(shù)；v為破裂面運動方向，vi,vj,vk表示破裂面運動矢量在各坐標系方向上的分量；n為破裂面法向方向。

將式(8)矩張量本征值化可得到破裂面運動方向n和法向方向v與矩張量最大、最小特征值(M1和M3)對應(yīng)特征矢量的關(guān)系：

式中，e1,e2,e3分別為矩張量的最大、中間和最小特征值對應(yīng)的特征矢量，滿足e1⊥e2⊥e3。根據(jù)破裂面法向方向的空間矢量可以得到破裂面的幾何方程表達式，進而可以確定破裂面產(chǎn)狀。

1.3 震源信息的地震學(xué)參量

視應(yīng)力表征單位地震矩上地震釋放能量的大小，它和煤巖層斷裂速度、斷面驅(qū)動力、斷面摩擦力及滑動停止條件等多種因素有關(guān)[18]，相比于應(yīng)力降，視應(yīng)力物理意義比較明確，計算結(jié)果也更加穩(wěn)定，本文主要通過分析沖擊礦壓震源視應(yīng)力空間分布特征研究采場及其周邊應(yīng)力分布演化情況，其計算方法[19]如下：

式中，M0為地震矩;Mi為震源矩張量本征值；σapp為視應(yīng)力;μ為震源介質(zhì)剪切模量;Es為地震波輻射能量。

2 工程背景

2.1 硯北煤礦褶皺構(gòu)造分布

如圖1所示，甘肅華亭礦區(qū)硯北煤礦地處六盤山東麓，所處地質(zhì)構(gòu)造位于鄂爾多斯地塊(陜甘寧盆地)西南緣，因長期受南西—北東向以及東西向的擠壓作用，經(jīng)燕山運動后煤田構(gòu)造形態(tài)基本定形，為一個大體上呈北北西—南南東向展布的“S”型復(fù)式不對稱向斜構(gòu)造。

圖1 華硯煤田地質(zhì)及礦區(qū)分布情況

硯北煤礦地應(yīng)力實測數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域最大主應(yīng)力值介于11.40～33.04 MPa，最大主應(yīng)力方向基本與褶曲向背斜軸向方向垂直，與水平面夾角均小于18°，說明井田地應(yīng)力中水平構(gòu)造應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)。同時根據(jù)煤巖沖擊傾向性實測，硯北煤礦5號煤層屬于III類，具有強沖擊傾向性，部分區(qū)域原巖應(yīng)力已接近甚至超過煤體強度極限，在回采擾動下，工作面具有較強沖擊危險。

2.2 250204工作面開采地質(zhì)條件

硯北煤礦主采2502采區(qū)，地表平均標高1 556 m，采區(qū)標高+1 171～+860 m，南北走向約2 600 m。2502采區(qū)5號煤層厚度18.2～54.5 m，平均31.0 m，采用分層綜放采煤工藝，目前回采上分層，采高3.0 m，放煤高度9.0 m。

圖2 硯北煤礦2502采區(qū)工作面及其覆巖情況

圖2為2502采區(qū)工作面及覆巖分布情況，04綜放工作面自2011年4月開始回采，至2013年5月回采結(jié)束，在此期間共發(fā)生50起沖擊礦壓事件，圖3為巷道沖擊破壞情況，巷道變形嚴重，尤其以底板沖擊顯現(xiàn)為主。

圖3 巷道沖擊破壞情況

2.3 沖擊礦壓震源時空演化規(guī)律

圖4為250204工作面回采期間沖擊礦壓震源(簡稱沖擊震源)空間分布，表1為部分沖擊震源參量統(tǒng)計，由圖4可知：沖擊震源主要分布在向斜軸部附近，且多定位于煤層中，高位覆巖及底板分布較少，工作面推進至背斜軸部后，沖擊震源數(shù)量銳減甚至消失。

圖4 沖擊震源空間分布

為進一步分析沖擊震源空間位置及能量釋放情況，本文從工作面推進方向和垂直方向展開統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖5所示，由圖5可知震源事件主要分布于回采工作面前方250 m范圍內(nèi)，且在工作面前方50 m范圍內(nèi)發(fā)生頻率較大，占總事件的27%，沖擊礦壓釋放能量在工作面前方50～100，200～250 m相對較大，分別達到0.57 MJ和1.65 MJ。在垂直方向上(Z=0為巷道頂板位置)，震源主要分布在-75～+50 m范圍內(nèi)，60.00%沖擊震源發(fā)生在煤層中，22.22%分布于煤層底板?？沙醪秸J為，工作面推進過程中超前支承壓力是誘發(fā)巷道沖擊的直接原因，在構(gòu)造應(yīng)力、側(cè)向支承壓力與超前支承壓力共同作用下，工作面前方煤巖體在高靜載環(huán)境下破裂，引發(fā)沖擊礦壓。

表1 部分沖擊震源統(tǒng)計

Table 1 Statistics of some analyzed rockburst sources

序號日期X/mY/mZ/m能量/MJ12011-05-015652.46154.61074.50.57722011-05-115645.26194.41282.60.81932011-05-185447.76196.21060.85.3042011-06-075650.26233.31121.00.31652011-06-105634.06164.71012.20.39562011-06-155656.26169.91081.40.35472011-07-215305.36167.31052.10.45382011-09-255319.16128.61066.90.33292011-10-075307.66201.9931.30.214102011-10-165068.26164.31108.20.360112011-10-245047.56235.81062.30.488122011-10-315093.46181.11055.80.940132011-11-195125.76176.31060.51.12142011-11-244815.96189.01054.60.225152012-02-154927.06204.11149.80.315162012-04-204922.66216.41044.40.245

圖5 沖擊震源位置統(tǒng)計

為初步判斷250204工作面回采期間沖擊震源破裂特征，本文對篩選的45起沖擊震源波形的橫縱波能量比(ES/EP)[20]進行了統(tǒng)計分析(圖6)，如圖所示，45起沖擊震源的ES/EP值均不超過5，且50%以上沖擊震源ES/EP值在2以下，基于此可初步判斷250204工作面回采期間震源破裂類型以拉張破裂為主，這與地震、采動影響下的斷層活化、厚硬覆巖剪切失穩(wěn)及滑移失穩(wěn)有明顯區(qū)別。

圖6 橫縱波能量比演化及其頻率分布

3 褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制分析

為進一步分析褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制，采用矩張量反演方法對震源波形展開定量分析。

3.1 典型沖擊礦壓震源機制分析

圖7為2011-11-24T22:16監(jiān)測到的沖擊礦壓波形，該震源定位結(jié)果如圖8所示，選擇2，5，9，10，11，12，13，14，15九個通道波形數(shù)據(jù)進行矩張量反演，各通道波形低頻段位移(遠場位移)見表2。

圖7 典型沖擊礦壓震源波形

進一步分析可知，該沖擊震源MDC(雙力偶部分)所占比例為2.76%，可判定該沖擊震源以張拉破裂為主，具體震源機制參數(shù)如圖9所示。

3.2 褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制規(guī)律分析

3.2.1 震源破裂類型

通過篩選礦震波形，本文對45起沖擊礦壓震源機制進行統(tǒng)計分析，如圖10所示為震源矩張量各部分所占比例，MDC所占比例介于0.01%～27.64%，沖擊震源全部表現(xiàn)為拉張破壞，圖11為基于矩張量反演得到的震源機制上半球投影。

圖8 震源事件相對位置示意

表2 各通道波形遠場位移

圖9 震源球及通道波形示意(箭頭表示P波初振方向)

圖10 破裂參數(shù)統(tǒng)計

圖11 沖擊礦壓震源機制球統(tǒng)計

據(jù)前文所述，硯北煤礦實測地應(yīng)力中水平構(gòu)造應(yīng)力占主導(dǎo)，發(fā)生在煤層中的沖擊震源，接近90%定位于巷道底板煤層中，結(jié)合巷道沖擊破壞情況，建立如圖12所示褶皺構(gòu)造區(qū)巷道破壞模型，主要表現(xiàn)為巷道底板煤層的拉張性破壞。

圖12 巷道底板煤層的張性斷裂

圖13 破裂面產(chǎn)狀統(tǒng)計

3.2.2 震源破裂面產(chǎn)狀

為方便統(tǒng)計，本文將沖擊礦壓震源破裂面產(chǎn)狀由赤平極射投影表示，如圖13所示，其破裂面產(chǎn)狀存在明顯分化趨勢，絕大多數(shù)破裂面傾角較小(圖中Poles-2傾角均小于35°，平均8°)，震源破裂面走向WSW-ENE，與工作面推進方向大致垂直；同時，也存在部分大傾角沖擊震源(圖中Poles-1傾角超過35°，平均52°)，其破裂面走向介于340°～350°，基本與工作面推進方向平行，進一步分析可知，大傾角沖擊震源全部分布在煤層內(nèi)，位于工作面前方30～100 m范圍內(nèi)，加之震源靠近且破裂面傾向?qū)嶓w煤側(cè)，可以推斷這與高應(yīng)力環(huán)境下受載煤體向巷道自由面擴容有關(guān)。

3.2.3 褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓地震學(xué)參量分析

(1)沖擊礦壓釋放能量和地震矩的關(guān)系

大部分地震學(xué)者認為地震釋放能量與地震矩成正比，但目前對煤礦開采尺度下沖擊礦壓釋放能量與其地震矩之間的關(guān)系還未有過相關(guān)研究，以硯北煤礦250204工作面回采期間沖擊事件為例(圖14)，大能量沖擊事件地震矩分布相對集中，其釋放能量ES和地震矩M0基本分布在一包絡(luò)線內(nèi)，lnES=-8.8+24.6exp[-(lnM0-38.8)2/121.68](R2=0.9)。

圖14 沖擊震源釋放能量與地震距的關(guān)系

(2)沖擊震源視應(yīng)力演化情況

早在1970年，Max Wyss等用傳統(tǒng)地震學(xué)方法計算了南美海溝系統(tǒng)的37個地震視應(yīng)力，后期Choy GL等利用NETIC和CMT結(jié)果，估計了全球地震視應(yīng)力分布；夏永學(xué)等[21]通過礦震波形分析及反演，以視應(yīng)力描述工作面超前支承壓力分布特征，視應(yīng)力分布結(jié)果與工作面實際情況較吻合。

本文以工作面回采期間沖擊礦壓震源視應(yīng)力描述構(gòu)造應(yīng)力和采動應(yīng)力綜合影響下工作面及其周邊圍巖的應(yīng)力分布特征。為真實反映回采區(qū)域應(yīng)力分布情況，對視應(yīng)力數(shù)值進行歸一化處理式(13)，得到的工作面及其周邊視應(yīng)力演化如圖14所示。

由圖15(a)可知，250204工作面回采初期，高視應(yīng)力區(qū)域主要集中在向斜軸部，最高值達到24.0 MPa；工作面回采中期(圖15(b))，高視應(yīng)力區(qū)域雖有所轉(zhuǎn)移，但仍集中在向斜軸部與背斜軸部之間，視應(yīng)力最高值達到23.2 MPa；隨著工作面回采遠離向斜軸部(圖15(c))，構(gòu)造應(yīng)力對工作面影響相對降低，高視應(yīng)力區(qū)域集中分布在推進面前后，此時工作面超前支承壓力開始占據(jù)主導(dǎo)，且最高視應(yīng)力值降至14.0 MPa。以上應(yīng)力分布結(jié)果與實測情況基本吻合，水平構(gòu)造應(yīng)力在該區(qū)域原巖應(yīng)力中占據(jù)主導(dǎo)，向斜軸部為高應(yīng)力集中區(qū)域，近向斜區(qū)域沖擊危險程度較高，隨工作面推進遠離向斜軸部，工作面沖擊危險性有所降低。

圖15 2502采區(qū)視應(yīng)力分布

圖16,17為50起沖擊礦壓發(fā)生時間間隔及釋放能量情況、巷道底臌量統(tǒng)計，由圖可知，隨工作面回采遠離向斜軸部，沖擊礦壓發(fā)生時間間隔快速增大、釋放能量快速減小、巷道底臌量逐漸降低，說明隨工作面回采遠離向斜軸部，煤巖體達到臨界沖擊應(yīng)力的時間增長、沖擊釋放的能量減小、沖擊破壞程度降低，工作面沖擊危險性相對降低。沖擊震源時空分布及巷道沖擊顯現(xiàn)結(jié)果與視應(yīng)力分布情況較吻合，說明通過沖擊震源視應(yīng)力反演工作面應(yīng)力分布具有一定可行性。

圖16 沖擊礦壓時間間隔、釋放能量與工作面進尺的關(guān)系

圖17 工作面底臌量統(tǒng)計

4 結(jié)論和討論

(1)褶皺構(gòu)造區(qū)工作面回采擾動下沖擊礦壓震源破裂類型全部表現(xiàn)為拉張破裂，主要表現(xiàn)為水平擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下，高靜載區(qū)域煤巖體的應(yīng)力釋放，該破裂類型明顯區(qū)別于斷層活化引起的煤巖體破裂，震源矩張量以非雙力偶部分占主導(dǎo)。

(2)受褶皺構(gòu)造及工作面采動影響，沖擊震源破裂面產(chǎn)狀有明顯分化趨勢，小傾角(<35°)震源破裂面走向多垂直工作面推進方向，而大傾角(>35°)震源破裂面多傾向?qū)嶓w煤側(cè)，且其走向多平行于工作面推進方向。

(3)褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源輻射能量和地震矩基本分布在一包絡(luò)線內(nèi)，隨震源輻射能量增大，其地震矩大小分布更加集中；通過沖擊震源視應(yīng)力統(tǒng)計，得到了工作面周邊應(yīng)力分布演化情況，與現(xiàn)場沖擊震源時空分布及沖擊顯現(xiàn)結(jié)果擬合較好，說明通過沖擊礦壓震源視應(yīng)力反演工作面應(yīng)力分布具有一定可行性。

(4)對褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制進行了初步探索，本文提出的褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制分析方法及其結(jié)果對類似褶皺構(gòu)造環(huán)境中采掘擾動下煤巖體破壞特征、沖擊礦壓及其孕育機制的研究有一定參考價值。

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Focal mechanism of rockburst in folded region in coal mine

JING Guang-cheng1,2,3,CAO An-ye1,2,3,DOU Lin-ming3,WANG Chang-bin1,2,3,LIU Zhi-gang1，2,3,WU Yun1，2,3

(1.SchoolofMines,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China;2.KeyLaboratoryofDeepCoalResourceMining,MinistryofEducation,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China;3.StateKeyLaboratoryofCoalResourceandMineSafety,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China)

Exploitation in longwall 250204 at Yan-bei coal mine within fold region had led to the occurrence of very high seismic activity,where 50 rockbursts took place from April 2011 to May 2013.To determine the cause of rockburst in fold region,the research employed the method of seismic moment tensor inversion which provides the parameters of focal mechanism (percentage share of its components:isotropic,uniaxial compression or tension,shear component;trend and dip of nodal planes,etc.) based on the analysis of geological and mining conditions.The test showed that the type of ruptures were all distinguished as tensile failure which represented that the stress-release of loaded coal and rock mass was caused by the multi-effect of horizontal tectonic stress and abutment pressure.The joints occurrence of ruptures had an obvious tendency of differentiation,and the trends of ruptures with dip angle below 35° were almost normal to the advancing direction of working face,while the other ruptures with angle above 35° were more or less parallel to advancing direction.The seismic moment and radiated energy of rockbursts were all distributed in an envelope,and the value of seismic moment had an obviously distributing center with radiated energy growth.The distribution of apparent stress was consistent with the actual situation of mined area which high-stress region concentrated in the axial part of syncline structure.

fold;rockburst;focal mechanism;moment tensor;apparent stress

10.13225/j.cnki.jccs.2016.0951

2016-07-09

2016-10-31責(zé)任編輯:常 琛

國家自然科學(xué)基金面上資助項目(51674253)；國家重點研發(fā)計劃資助項目(2016YFC0801403)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(SZBF2011-6-B35)

井廣成(1989—)，男，山東滕州人，碩士研究生。E-mail:guangchengjing@126.com

TD324

A

0253-9993(2017)01-0203-09

井廣成,曹安業(yè),竇林名,等.煤礦褶皺構(gòu)造區(qū)沖擊礦壓震源機制[J].煤炭學(xué)報,2017,42(1):203-211.

Jing Guangcheng,Cao Anye,Dou Linming,et al.Focal mechanism of rockburst in folded region in coal mine[J].Journal of China Coal Society,2017,42(1):203-211.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2016.0951