微震波形识别技术在监测边坡岩体中的应用

在利用微震监测技术对矿山岩体失稳信息进行实时、高效的分析预测的过程中,为了快速、有效地将微震事件从大量的声波干扰事件中正确区分出来,通过统计、研究波形的差异识别微震事件,并将微震事件和爆破事件的区别作为分析重点,提出实用性较强的区分方法,即通过波形、能量和声音的差异识别微震事件的方法。     

矿山微地震活动时空分布

利用最短距离聚类法对某矿山微地震活动的时空分布进行了分析,结合现场采掘计划,有效识别了井下地压活动区.通过建立各活动区内微震参数时间序列曲线,研究了局部围岩的应力变形规律,探讨了岩体失稳的前兆规律.结果表明:研究期间井下各微震聚集区相互孤立,采掘活动不会引起大范围的地压活动;微震累计事件数及累计能量时间序列曲线出现由平静突然增大时表征了岩体内累积应变能的突然释放,预示围岩稳定性的劣化.根据研究结果,最终建立了基于微震监测技术井下岩体稳定性研究的一般模式.      

离子吸附型稀土矿剪切力学特性及微震信号特征

为了研究稀土矿滑坡发生剪切破坏时的力学性质,以赣南离子吸附型稀土矿为研究对象,运用微震监测技术在室内环境下对重塑土试样开展了直接剪切试验,利用微震监测记录设备同步采集稀土试样试验过程中的微震信号,对以含水率表征的不同浸渗状态下试样的力学特性和微震信号特征进行了研究。结果表明：（1）随着试样含水率的增大,黏聚力显著下降,趋于饱和阶段时黏聚力下降速率减缓,由应变软化型转变为应变硬化型。（2）剪切过程波形幅值短时大幅提升,时频和波形图像对比分析表明存在微震信号且其主频率为10~20 Hz,含水率变化并不会影响信号主频;随着含水率的增加,剪切过程信号具有更高峰值振幅,整体释放能量增加,由主震型向群震型演变。研究结果可作为稀土矿发生滑坡破坏时微震信号的判别依据。     

基于高精度微震监测的特厚煤层综放工作面顶板运动规律

采用高精度微地震监测技术,研究了微震事件的动态发展规律和分布规律,结合岩石力学和矿山压力与岩层运动理论,推断得到了特厚煤层综放工作面顶板岩层运动规律.随工作面的推进,微震事件先在高位岩层以低密度分布,后在低位岩层呈高密度分布.微震事件发生层位与其最大振幅能量和的对比研究表明,微震事件在高度和时间上具有周期性分布规律,根据矿山压力与岩层运动理论,进而推知特厚煤层综放工作面的顶板岩层运动规律.现场支架工作阻力宏观观测表明,研究得到的特厚煤层综放工作面顶板岩层的周期性运动规律是存在的.     

一维卷积神经网络特征提取下微震能级时序预测

微震能级随时间发生变化,高能级微震事件与冲击地压有良好的对应关系,为预测矿山微震能量时序变化,基于一维卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）,建立微震能级时间序列预测模型;通过模型训练,实现以前十次微震事件的能量级别作为输入来预测下一次微震事件的能量级别。由于微震样本数据类间不平衡问题,导致模型测试时将106能量级别的微震事件全部判断为105能量级别的微震事件,为进一步提高模型对106能级微震事件预测的准确率,对模型进行改进并使用混合采样方法训练改进后的模型;利用砚北煤矿250202工作面微震能级实测部分数据,改进后模型的总体测试正确率达到98.4%,其中106能量级别的微震事件测试正确率提升到99%。将模型应用于砚北煤矿250202工作面进行微震能级时序预测,模型的预测正确率整体达到93.5%,且对高能级微震事件的预测正确率接近100%。      

某深井矿山微地震活动研究

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽铅锌矿是我国一个千米深井矿山,其下属8号矿体采深已达1200余米,矿体赋存条件复杂,地应力高,导致微地震活动频发。本文根据微震监测数据及井下开采活动,对微震活动的时空分布、诱发模式以及预测预报进行了研究。结果表明:微震活动的时空分布主要与开采活动及地质构造有关,根据发生位置、震级大小、破坏特征可将微地震的诱发模式分为应变破裂、矿柱冲击以及断层滑移破裂三类,阐述了各自的发生机制。提出以地震学参数-活动率∑N/△t、视体积VA、能量指数EI的时间序列曲线来预测矿震灾害,并对其物理意义及破坏过程中可能出现的特征进行了理论分析,现场应用后证明:地压灾害发生前,活动率∑N/△t及视体积VA急剧增加,能量指数EI突然降低。     

微震技术在地下矿山的应用研究

矿山开采破坏了原岩应力平衡,在应力重新平衡过程中势必会在采掘工作面附近矿体或围岩中产生局部应力集中现象,超过围岩系统强度极限时就会发生损伤破坏甚至失稳,伴随着弹性能的释放,以弹性波的形式经围岩介质往外围传播,形成矿山震动（简称微震）。本文利用微震监测系统对各事件发震时间、三维位置及能量进行实时监测,从而分析矿山岩体的断裂信息、描述空间岩层结构运动和应力场的迁移演化规律、判别动力灾害危险程度,为矿山安全生产提供科学依据。研究表明,发生矿山动力灾害的可能性和微震能量有很大的关系,能量越大,岩体破坏尺度越大,发生动力灾害的可能性就越大。     

基于高阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法

将现代重要的统计信号处理理论--高阶累积量理论引入到地震信号的分析与处理中,提出了一种基于互四阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法,并给出了该方法的基本原理与具体算法.该方法利用地震信号横向波形的相似性以及互四阶累积量对高斯色噪声不敏感的特点,实现地震信号初至时间的自动拾取.理论模型计算表明,在强高斯色噪声干扰下该方法仍能对地震信号初至起跳时间进行有效拾取,信噪比达到-3 dB;在实际资料应用中,该方法能快速准确地确定地震信号初至点的位置,与人工拾取结果基本一致.     

基于矩张量反演的矿山突水孕育过程

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法.矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积.通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(震源至传感器之间传播介质的脉冲响应),线性反演了微震事件的矩张量,并利用微震事件的破裂方位判别了其破裂类型.随后建立微震监测三维效果图,拟合出岩石破裂面发展趋势,并初步确定了突水危险区域范围.研究表明,矩张量反演方法能够计算出微震事件震源机制解,可有效反映矿山突水孕育过程中岩石破裂的形成过程及发展趋势.      

某钨矿地压微震监测系统技术应用研究

以江西某钨矿微震监测系统为背景,通过分析微震事件时空分布特征,分析一段时间内不同区域的微震事件分布特征以及一定区域内不同时间的微震事件分布特征,得出微震事件的时空分布特征,并圈定该矿山的风险区域。结合能量指数、累积视体积和施密特数等多参数进行风险预警,经长时间的研究发现当监测范围内岩体累积视体积快速增加,伴随着能量指数、施密特数快速下降,则发生大尺度岩体破裂的可能性增高,从而实现了对313采场坍塌地压灾害事件进行成功预警。研究结果对类似矿山地压灾害监测具有重要的借鉴意义。