采动疏水作用下煤体冲击破坏前兆特征试验研究

摘要

为提高富水工作面采动疏水作用下冲击地压监测预警的准确性及针对性，采用不同围压下自然与饱水煤样真三轴加卸载声发射试验，结合现场微震数据以及随机森林（RF）算法，研究了水-力耦合作用下的损伤演化机理及前兆指标敏感性.结果表明：水-力耦合作用对冲击地压的发生影响显著，饱水煤样在破坏阶段受孔隙水压力与围岩应力叠加影响，内部裂隙扩展贯通加速，表现出比自然煤样更剧烈的“阶梯状”能量释放与损伤演化特征.确定了富水条件下冲击地压监测预警特异性前兆指标，断层总面积A(t)值与微震活动水平（b值）的高低对临界失稳响应最为敏感，在破坏前两者变化幅度分别为1 349%与57%.构建了基于权重的多参量耦合预警模型，利用随机森林算法量化了指标重要性：b值>A(t)值>矿震活动标度（ΔF值）>某时间段内微震事件的平均震级的变化（Z-map值）>地震活动性A(b)值>等效能级参数（EEM值），并赋予权重，据此建立了富水工作面冲击危险等级监测预警指标.研究结果为富水工作面冲击危险监测预警提供了理论依据.

关键词

冲击危险 / 饱水煤样 / 采动疏水 / 声发射 / 前兆指标

基金资助

国家自然科学基金项目（52274095）; 陕西省自然科学基础研究计划项目（2024JC-YBMS-261）