Численное моделирование микросейсмичности, связанной с разработкой угольных пластов длинными забоями

Микросейсмичность уже давно рассматривается как предвестник таких опасностей подземной добычи, как горные удары и выбросы угля и газа. В настоящем исследовании разработана методика, объединяющая детерминированный анализ напряжённого состояния и разрушения со стохастической оценкой проскальзывания по трещинам и основанная на широко принятом механизме генерации сейсмичности вследствие проскальзывания по трещинам, для моделирования микросейсмических событий, индуцированных разработкой длинными забоями. С использованием встроенного в FLAC3D средства моделирования дискретной сети трещин (DFN) дискретные трещины с степенным распределением размеров вероятностным образом распределялись в трёхмерной сплошной модели для учёта стохастической природы микросейсмичности. Разработанный подход моделирования на основе DFN был применён для моделирования эволюции микросейсмичности, вызванной последовательным продвижением забоя в панели с обрушением кровли и подкреплением отбитой угольной пачки (LTCC) на шахте Веленье, Словения. На каждом этапе выемки последовательно выполнялись глобальный анализ напряжённого состояния и разрушения с учётом характерного для угля разупрочнения при деформировании после разрушения, а также оценка проскальзывания по трещинам для моделирования микросейсмичности. Результаты моделирования сравнивались с данными о микросейсмических событиях, зарегистрированными в ходе длительного натурного мониторинга на той же панели LTCC. Было установлено, что выделившаяся энергия и частотно-магнитудное распределение микросейсмичности связаны с размерами проскользнувших трещин и распределением размеров трещин. Эти характеристики зарегистрированных микросейсмических событий оставались достаточно постоянными до приближения к неоднородной зоне, богатой ксилитом, расположенной впереди рабочего забоя, что указывает на одинаковое распределение размеров трещин в пределах вынимаемого угольного пласта. Характеристики, полученные для смоделированных микросейсмических событий, оставались стабильными на протяжении периода добычи и хорошо согласовывались с натурными наблюдениями. Кроме того, результаты моделирования показывают, что степенное распределение размеров трещин может использоваться для моделирования микросейсмичности, индуцированной разработкой длинными забоями. Эта модель предоставляет уникальную перспективу для понимания разработки угольных пластов длинными забоями...