微震事件波形分析与信号处理研究

某矿山露天转地下开采过程中,由于岩体受力发生变化导致微震事件发生,因而需要对岩体进行微震监测。结合微震事件发生在矿山开采环境过程中的特点,分析了微震信号典型波形以及开采环境引起的干扰波形特征,将微震监测接收到的波形进行滤波处理,并建立了各类波形数据库,准确识别并接收采集微震信号,将其应用到露天转地下矿山开采工程项目中,可为矿山开采生产安全运营提供保障。     

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。     

金川二矿区微震监测系统检测事件分类方法探讨

针对目前矿山微震监测中人工识别振动信号工作量大、效率低、准确性不高等问题,开展对振动事件的波形识别研究,对矿区岩体破裂、生产爆破、机械设备等振源信号进行事件识别、分析,并通过在金川集团二矿区建设长期、连续的微震监测系统来获取大量的实测数据进行检验,取得了有效的成果,对矿区现场事件分类和分析具有良好的指导意义。     

基于虚拟仪器技术实现震源信号特征提取和自动识别

为了提高矿山微震监测系统中爆破震动信号和岩体破裂信号的辨识度,减少人工识别的工作量,以某金属矿山微震监测系统定时爆破和人工识别方法建立的爆破震动信号和岩体破裂信号数据为分析对象,基于虚拟仪器LaBVIEW平台提供的高级信号处理工具包和支持向量机工具包,对两类信号进行三层小波包分解,提取小波包分解得到的最后一层各节点熵作为特征值组成特征向量,输入支持向量机分类区,对岩体破裂信号和爆破信号进行分类。实验结果表明,基于小波包节点熵的特征向量,结合支持向量机,能够很好的识别区分岩体破裂信号和爆破信号。     

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。     

深井矿山岩爆灾害微震监测技术应用研究

会泽矿区深部矿体资源埋藏深度达1000m,原岩应力较大,矿体赋存于10余条断层所控制的破碎带中,开采条件十分复杂.根据矿山实际情况建立了一套24通道微震监测系统,建立的数字化多通道微震监测系统具有先进和丰富的地震学定量分析和可视化解释功能.采用人工爆破震源对微震监测系统的定位精度进行了3次测试,监测范围内的震源定位误差为3.16～6.78 m,达到了预期目的.在现场监洲数据的基础上,对微震事件b值时序特征、震源应力降及微震势体积等参数进行了分析,揭示了采动应力场与微震活动性之间的时空内在联系,提出了以微震势体积一阶差分的变化计算岩体安全系数,统计得出了岩体安全系数与岩爆活动的相关关系.     

矿山微震监测数据应用与研究

随着采深增大,某矿山地压问题逐渐凸显,开采中出现顶板冒落、矿柱片帮等岩体动力灾害,同时存在周边矿山越界开采活动,不明采掘作业影响矿岩结构系统稳定性。为此矿山建立了一套微震监测系统,通过数据处理辨别并定位微震与爆破事件。以某时段监测数据为基础,总结了岩体破裂活动时空活动规律,分析了采区围岩的应力分布特征,掌握了越界开采作业时间与位置,本监测分析方法可在今后矿山地压管控中应用与推广。     

基于微震监测试验的微震信号类别识别降噪方法研究

微震监测技术是目前预测岩体损伤最有前景的探测技术之一。为提升微震监测技术的准确性,以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为背景,现场进行了微震监测,并对爆破、打炮眼、电气干扰及岩石破裂信号进行了分析。结果表明,可以根据体变势、频谱最大频率、视体积及视应力大小等特征来区分不同信号。其中爆破信号的体变势、视体积和视应力的数值最大,频谱最大频率多数分布在0~10 Hz。岩石破裂产生的微震信号的体变势大多集中在0~10 m3,数值较大,频谱最大频率多数分布在50~60 Hz和180~200 Hz。研究结果对剔除干扰信号和指导现场微震监测具有重要意义。     

煤岩体微震事件属性识别与标定综合分析方法

为了从纷繁复杂的微震监测信号中辨识并标定出有效的微震(MS)事件,基于ESG系统STA/LTA触发及阈值原理,运用微震监测信号属性不同的特征规律,结合淮南新庄孜矿6211(4)工作面上覆岩层回采工程条件,提出了一套识别与标定有效微震事件的综合分析方法.研究结果表明:系统接收到的微震信号主要分为3类:有效的微震事件、爆破信号及各种原因引起的噪声信号.该方法抗噪能力比较强,灵敏度高,具有良好的稳定性和可靠性,为分析和预测微破裂发生的空间分布规律并及时采取防治措施提供依据.     

基于WPD-SVD的矿山微震信号特征提取及分类方法

为减少人工识别矿山微震事件的工作量,提出了基于小波包分解(WPD)和奇异值分解(SVD)提取微震信号特征的方法。首先对爆破震动、岩体破裂、机械干扰和电干扰等4种信号进行4层小波包分解,再利用奇异值分解计算第4层节点上小波包系数构成矩阵得到奇异值。以奇异值为特征值,建立16维特征向量,利用支持向量机(SVM)对400组矿山现场微震信号进行了训练和分类。研究结果表明:与爆破震动、岩体破裂和电干扰信号相比,机械干扰信号的奇异值的差异性最大;SVM的分类正确率达到94.5%,取得了理想的分类效果。     

基于微震监测的大爆破后诱发余震特性研究

矿山井下大爆破高强度开采扰动使围岩体中应力重分布剧烈且复杂,因此监测和研究大爆破后在复杂采空区环境下矿柱和围岩体中诱发的余震特性对于掌握应力重分布特点具有重要意义。利用先进的36通道全数字型微震监测系统对柿竹园矿一次装药量约为437 t的井下中深孔特大爆破过程及余震进行了实时连续监测,在监测的基础上研究了大爆破后围岩体中余震震源的时空分布特征及能量释放特性,得到了余震发生最剧烈的阶段为大爆破后0.5 h内,应力重分布的高应力区是余震事件积聚区域。同时通过余震事件波形的P波初动分布对余震事件积聚区进行了震源机制解答,得到了震源处的破裂类型为剪切型破坏,该破裂类型与现场观察结果相一致。通过对大爆破过程和大爆破诱发余震特性的监测和分析,为柿竹园矿下一步的回采顺序提供了合理化建议。     

基于Spark平台的微震信号鉴别方法

凿岩爆破是金属矿山开采过程中不可避免的环节,爆破扰动产生的微震信号会对岩体损伤微震信号的分析造成干扰.为了避免爆破扰动对微震监测的干扰,实现岩体损伤微震信号与爆破微震信号的快速鉴别,基于Spark平台的Fisher分类算法建立了微震信号智能识别算法,实现了岩体损伤和爆破事件的自动区分.经过测试,该算法鉴别信号的正确率稳...     

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。     

某深井矿山岩爆预测模式研究

针对某深井矿山的微震监测信息,采用地震学原理进行震源参数量化计算,结合现场岩爆记录,对井下地压活动与微震参数时空变化的响应规律进行了研究.结果表明:一定时间域内微震参数的空间变化反映了岩体的应力分布状态,可做为岩爆危险区识别的依据;一定空间域内微震参数的时间变化与岩体破裂过程紧密相关,震源参数随时间突增、骤减等异常变化表征岩体不同的变形阶段.基于研究结果,提出以应变硬化结束应变软化开始的时间点作为岩爆预警点,构建了该矿岩爆预测的一般模式,实际应用效果较好,为类似矿山的岩爆预测提供了借鉴意义.     

微震监测技术在矿山民采定位中的应用

矿山民采活动带来大量的不明采空区,使得生产作业人员生命安全受到威胁,国家矿产资源严重浪费。微震监测技术是通过检测岩体破坏产生的弹性应力波来定位其发生的震源位置。民采活动一般通过凿岩爆破的方式进行,岩体破坏会产生弹性应力波,因此可以通过震源定位技术找到民采作业区域。研究结果表明,微震监测技术能够很好地探明民采活动区域,在具有民采活动的矿山具有重大的应用价值。     

工程微震监测信号参数统计分析

有用微震信号的提取是微震监测技术在工程应用上的一个难点,制约着该技术的应用效果。以香炉山钨矿为背景,采用经验辨识方法对岩体破裂微震信号、爆破信号、人工敲击信号、凿岩和铲运设备作业信号等的参数如振幅、主频、上升时间、衰减时间和相对能量等进行了详细的统计分析,得到了这些参数的统计数据;采用Flouries变换和wavelet变换理论方法对复杂信号的去噪效果进行了分析,获得了较好的去噪效果,将所得到的各种微震信号参数以及所采用的理论分析方法制成了统计表格,可为进一步的信号分析提供参考。     

微震监测系统在张马屯帷幕区域的应用研究

采矿活动中,在高应力水平下矿、岩爆、突水等其它动力灾害条件下,其内部积聚的势能会以地震波的形式释放并在岩体内传播,同时伴有微破裂事件的产生.结合现场工程条件,运用先进的矿山动力灾害监测设备,建立了微震监测系统以实现对大帷幕区域实时连续的微破裂监测.为了验证并预测帷幕内外较大的水力梯度和开采活动对张马屯铁矿帷幕区域稳定性产生的影响,采用人工爆破制造震源的方法,对系统的定位误差效果、定位精度、抗干扰性进行了试验检验.验证和初步监测结果表明:系统对震源的定位准确性较高,特别是在传感器分布的阵列之内.实测结果与微震监测系统监测分析的结果较接近,其误差值都在可接受范围之内.部分误差较大的定位事件经过软件重新计算和定位后,误差明显降低.根据三维微震定位事件的分布规律,可以划分出危险区域,预测出发生突水的可能位置.     

基于虚拟仪器的微震实时监测系统

煤矿中发生的岩爆、煤和瓦斯突出等地质灾害与岩体中的微震现象有着必然的联系,通过监测地下微震信号可以确定地下岩石破裂的范围和程度,为矿山的地下安全监测提供有力的证据。以往基于DSP或其他单片机的微震系统,其资源的有限性很难达到理想的采集效果,并且难以完成先进算法的实现;而本系统实现了对多路微震信号采集及先进的小波变换处理算法,充分发挥了虚拟仪器的优势。该系统的监测结果与实际矿震十分吻合,得到的定位结果小于规定的误差上限,很好地完成了对微震的实时监测及分析。     

煤矿井下水力压裂裂缝监测技术研究

针对煤矿井下水力压裂裂缝扩展规律及增透范围不明确的问题,提出了在压裂过程中实施微地震监测技术。分析了煤矿井下水力压裂微震监测震源定位原理,建立煤岩体破裂的走时方程。进行了水力压裂过程中煤岩体破裂激发能量正演计算,证明选用的YTZ3微震监测系统满足要求,并确定了微震监测流程。随着注入水压力的增加,微震数量明显增加,最大振动能量明显增加,微震信号的初至时距关系及能量关系基本一致。     

基于能量分布特征的矿山微震和爆破信号自动识别研究

针对矿山现有微震监测系统实时性低、缺乏有效信号识别功能等问题,本文开展了基于能量分布特征的矿山微震和爆破信号自动识别方法研究,以推动矿山微震监测全自动处理技术发展。本文采用8层小波分解及系数重构的方法对矿山微震信号及爆破信号进行分解,了解各层小波系数重构频域的能量占比特征,研究发现,爆破信号能量主要集中在第三层和第四层,微震信号能量主要集中在第四层～第六层,因此,可通过该能量占比特征进行微震信号和爆破信号的识别。本文收集了矿山为期两个星期的生产数据,挑选出202条数据建立其能量占比特征的数据样本集,采用支持向量机原理,利用径向基函数对数据样本集进行学习训练,进而得到信号识别模型。最后收集195条矿山现场数据进行识别测试,结果表明,识别准确率达到86%,微震识别精确率达到90%以上,说明本文提出的信号识别方法能够有效实现矿山现场的微震信号与爆破信号的识别。