基于微地震监测技术的岩体失稳研究及其进展

主要叙述了国内外微地震监测技术在定位方法和技术以及工程应用等方面的发展概况，重点介绍了微地震监测技术在矿山深部开采中的工程应用及其新进展。提出了开发精度能满足矿山岩体破裂精确定位要求的快速微地震定位方法，对采动过程中岩层和煤层的三维破裂进行动态跟踪监测，对微地震事件与矿山灾害关系进行系统研究，探求岩体破裂场与采动应力场的内在规律，以解决如冲击地压、煤与瓦斯突出等矿山动力灾害的预测预报问题将是今后微地震监测技术能很好的解释和处理采矿领域问题的关键及研究重点，并介绍了这些方面的最新研究成果。     

微震技术在深部矿山地压监测中的应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,在红透山铜矿建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续实时监测。介绍了监测区域的选择及传感器的优化过程,并对微震信号的识别进行了系统分析。通过对监测数据分析发现：根据能量大小及波形差异可以很好地对微震事件和爆破事件进行区分;微震事件的定位结果能直观反映岩体内部裂隙的变化情况;微震事件频次呈上升趋势,显示地压活动逐渐增强。监测系统能够及时捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义。     

采动过程中微地震定位方法研究

对当前微地震的主要定位方法包括P波定位法、地震波射线法、P波射线传播方向交汇点法等推导的定位公式进行了对比分析,总结了各自优缺点及适用条件。同时在实验室利用预制的混凝土模型,模拟矿山监测环境,采用P波定位法对其模拟定位,定位结果与实际情况进行比较,破裂位置基本吻合(定位精度±1m),表明微地震技术能满足采矿工程中的应用条件。     

采动过程中微地震定位方法研究

对当前微地震的主要定位方法包括P波定位法、地震波射线法、P波射线传播方向交汇点法等推导的定位公式进行了对比分析,总结了各自优缺点及适用条件。同时在实验室利用预制的混凝土模型,模拟矿山监测环境,采用P波定位法对其模拟定位,定位结果与实际情况进行比较,破裂位置基本吻合(定位精度±1m),表明微地震技术能满足采矿工程中的应用条件。     

矿山深部开采岩体稳定性监测技术研究

针对矿山深部开采过程中易发生地压动力灾害的问题，基于微震监测技术，结合矿山实际特点建立岩体稳定性监测系统。优化台网设计，通过定点爆破的方法进行波速校正，最终建立了定位误差在10m,灵敏度在-2.2的监测台网。对监测数据进行波形拾取，分析微震事件时空演化特征，圈定潜在危险区域，并对潜在危险区域围岩变形损伤进行分析。最终总结出微震事件大幅度上升且处于较高水平、空间分布高度集聚、能量指数突然下降而累计视体积迅速上升的动力灾害预警前兆。研究结果可为深部开采岩体稳定性监测提供参考。     

基于VB的某铁矿山地表沉陷预警信息系统开发

为减少矿山地表开采沉陷对矿区居民生活及生态环境的影响,采用VB语言开发了矿山地表沉陷预警信息系统。针对GIS软件的使用兼容性,以MapX为开发平台、VB为开发环境,采用ID编码关联技术建立了逻辑数据库,结合沉陷理论模型、概率积分模型、预警模型以及集成二次开发技术,采用可视化开发工具 Visual Studio 2008开发并实现了数据可视化入库。详细分析了该系统的数据库设计、系统结构及功能设计流程,并结合安徽某铁矿山实测数据,绘制了该矿区走向和倾向的地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形曲线图。研究表明：该系统能够准确计算各监测周期的地表沉陷最大值,并与预警极限值进行对比计算,通过曲线图直观地显示出地表沉陷监测点的下沉情况,初步判断是否超过预警值,最终实现地表沉陷预警,对于确保该矿山安全生产有一定的参考价值。     

深部综放工作面动压微震监测及控制技术研究

针对深部复杂条件下综放工作面动压控制难,精细防冲技术与装备不足的现状,利用井下高精度微地震监测系统,结合采场覆岩空间结构理论,对开采过程中的岩层空间破裂规律、断层构造活化规律及空间应力场影响范围进行了研究,实现了三维连续动态监测及矿井冲击地压的监测和预警。结果表明,微震监测能够准确判断出工作面岩层破裂范围、煤柱稳定性及岩层运动异常区域,实现了冲击地压监测的超前预警预报。     

三山岛金矿微震监测及岩爆倾向性分析

三山岛金矿直属矿区进入深部开采时出现岩爆现象,同时生产区域存在岩爆诱发的矿柱失稳的危险,为保证深部开采生产安全,需要进行岩爆监测和预警。针对矿区特有的地质、生产条件,布置适合监测矿山深部安全开采的微震监测系统,得到大量监测数据。基于监测结果的系统分析,研究了深部岩爆预警技术思路和岩爆危险区域的预报方法。结果分析表明,通过运用微震监测系统,能够达到全面监控目标区域的岩石稳定状况和动态,实现深部开采的安全监测和岩爆预警。     

铜绿山矿微震监测系统及其应用研究

针对铜绿山矿地压显现等现象，建立了16通道的深部地压微震监测系统。对微震事件的波形、时间分布规律和空间分布规律进行了分析，并采用视体积和能量指数对矿山岩爆灾害进行了预测。调试结果表明：微震监测系统的定位误差在20m以内，能够满足矿山微震监测的需要。微震活动与采矿活动联系紧密，在时间上主要表现为两个活跃期，分别为14:00时间段和15:00时间段。在空间上，微震事件在-665m中段东北侧附近区域和-845m中段三穿北侧附近区域表现为聚集现象。预测结果显示，矿山短期内发生岩爆灾害的可能性不高。     

玲南金矿微震监测系统的建立及应用研究

针对玲南金矿深部开采过程中岩爆等地压灾害频发的现状,建立了深部微震监测系统以实现对岩体的连续监测和岩爆的实时预报。结合传感器布置原则和矿山工程条件,对微震监测系统进行台阵分析,计算微震事件的定位精度和系统的灵敏度,得到最优的传感器布置方案。采用定点爆破进行波速校正。定位结果表明,微震监测系统的平均定位误差为5.7 m,能够满足矿山微震监测的需要。基于玲南金矿的微震监测数据,对微震活动的时空演化规律及民采定位进行研究,取得了初步成果。     

矿山地震监测台站的空间分布研究与应用

为了提高矿山地震定位精度,在分析定位误差产生原因的基础上,研究了矿震监测台站的空间分布,提出了台站空间分布准则。研究表明,定位误差主要来自于随机定位误差和系统偏差。在给定速度模型时,随机误差由地震波到时准确性和震中与观测站间的几何图形来决定。通过在北京昊华能源有限公司木城涧煤矿的实际应用表明,该方法有效地提高了矿震定位的精度。     

三道庄矿露天和地下岩体工程灾害监测预警应用实践

三道庄矿为典型的地下转露天开采矿山,经过前期几十年的地下无序开采,目前在露天台阶下方形成了大量极复杂地下采空区。针对采空区分布特征,建立了一套地下和露天联合监测的48通道微震监测系统。通过长期现场监测,确定了微震事件率、微震定位事件空间聚集度、微震b值、微震分形维值、能量指数-累计视体积和微震事件时间熵的六个微震预警参数及“三个数值四个趋势”的预警阀值。同时,对矿山典型的岩体工程灾害进行了监测预警分析,证明了该预警方法具有较强的适用性。建立的微震监测系统多次对地表台阶开裂、塌陷和井下冒顶片帮等进行了监测预警,保证了无地压灾害安全事故的发生,为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。     

三道庄矿露天和地下岩体工程灾害监测预警应用

三道庄矿为典型的地下转露天开采矿山,经过前期几十年的地下无序开采,目前在露天台阶下方形成了大量极复杂地下采空区。针对采空区分布特征,建立了一套地下和露天联合监测的48通道微震监测系统。通过长期现场监测,确定了微震事件率、微震定位事件空间聚集度、微震b值、微震分形维值、能量指数—累计视体积和微震事件时间熵的六个微震预警参数及"三个数值四个趋势"的预警阀值。同时,对矿山典型的岩体工程灾害进行了监测预警分析,证明了该预警方法具有较强的适用性。建立的微震监测系统多次对地表台阶开裂、塌陷和井下冒顶片帮等进行了监测预警,为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。     

基于微震监测的煤矿防治水预测方法

针对隐蔽性导水构造的精细探查技术与装备不足,利用井下高精度微地震监测系统,可以实现对开采过程中的岩层破裂规律、构造活化过程进行三维连续动态监测,结合采场覆岩空间结构理论,进行底板突水的监测和预警。工程实践证明:微震监测能够准确判断出工作面岩层破裂范围,岩层运动异常区域,建立基于定位结果和岩体破裂场的定量描述模型,该技术能够准确实现突水监测的超前预警预报。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。     

基于最大值的岩层断裂监测机理与方法研究

研究由矿山开采引起的覆岩断裂,可探究地表沉陷的原因及覆岩断裂与地表沉陷的时空关系。从岩层断裂时诱发的微震现象入手,利用微地震定位原理,建立微震计算模型。在获得微波同时不考虑振幅、频率与能量的基础上,只要每个检波器能够检测到的是同一性质的最大值时刻,就可以实现岩体断裂（震源）的空间定位,从而利用最大值达到时刻来确定岩体断裂的即时位置,确定微震波速,进而研究地表沉陷的内部原因。     

微震监测技术在某金矿的应用与研究

某金矿在深部开采过程中,频繁出现顶板冒落、矿柱片帮、岩爆等地压灾害,并存在民采活动扰乱矿山正常生产秩序。通过台网分析及波速校正,设计并建设了满足矿山安全监测的微震监测系统。运用微震监测数据高精度定位震源,分析了定位事件的时空演化规律,评估了监测范围内岩体稳定性,同时定位得到了民采活动区域,为矿山安全生产提供了保障。     

基于中长期微震时空特征的采动地压灾害风险分析

地压灾害风险动态评估与分析是制约深井安全高效开采的关键技术之一。针对某矿山千米以深开采地压灾害现状,通过分析矿山开采技术条件,设计并建立了深部地压灾害风险微震监测系统,开展了爆破定位标定试验,优化了重点监测区域系统速度模型,探究了矿山微震事件中长期时空分布规律,提出了基于微震监测的地压灾害风险分布特征。研究结果表明：采用纵波波速5400m/s、横波波速3200m/s,重点监测区域综合定位误差小于7.4m,满足矿山深部地压灾害风险监测需求;微震事件主要分布在施工及回采区域、隔离矿柱区域,微震活动与采动呈现正相关性;分析微震事件时序分布特征,II-1#矿带地压活动风险较大,红尖山易发生突发性、强度较大的地压事件。研究成果为该矿山深部地压灾害风险防控提供了数据支撑。     

露天矿无线微震监测系统建设及应用分析

我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产。微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可。通过岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析等技术形成了无线微震监测方案,在某露天矿完成了无线微震监测系统建设,采用长短时窗结合AIC方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了震源自动定位,经爆破验证,台网内震源定位误差为8.15%,台网边缘震源定位误差为8.28%,满足某露天矿危险源震源定位精度要求,实时有效地保障了矿山安全生产。     

充分采动阶段覆岩多层空间结构支承压力研究

将采场上方直至地表的岩层视为采场上方的覆岩空间结构,基于微地震定位监测,圈定采场覆岩多层空间结构的范围,研究覆岩空间结构岩层运动发展规律,建立覆岩空间结构走向支承压力模型;利用力学方法,得到走向支承压力计算公式;利用上述计算方法,研究了新汶矿业集团华丰煤矿1410工作面走向超前支承压力分布规律,并与现场微地震监测结果进行了对比分析.研究表明：上述方法适用于深部采场岩层运动范围扩展后的充分采动阶段采场走向支承压力的估算和预测.