基于微震监测技术在矿山民采定位中的应用研究

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。民采活动是通过凿岩爆破的方式进行开采,因此就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的探明民采活动区域,在具有民采活动的矿山具有重大的应用价值。     

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。     

千秋煤矿微震震源参数特征以及震源机制分析

为了解释和量化采矿诱发微震的危险性,提高采矿作业安全性,首先基于Brune模型和网格搜索法,求取千秋煤矿微震的地震矩、拐角频率、震源半径和应力降等震源参数以及矩震级,分析震源参数与矩震级之间的关系,最后基于震源参数和P波反演法来反演震源机制解。研究结果表明:①千秋煤矿微震震源位移谱很好地符合Brune模型,基于此通过网格搜索法可以迅速准确地求取震源的拐角频率f_c和拐角谱值Ω_c;②基于拐角频率f_c和拐角谱值Ω_c和相关的理论公式,可以进一步迅速准确地求取各个震源参数和矩震级;③随着矩震级增加,拐角频率呈线性减小趋势,震源半径和应力降都呈线性增加趋势。在同等震级条件下,该矿微震的拐角频率和应力降的值都要小于天然地震,表明该矿微震的破裂尺度和形式不同于天然地震;④应用P波反演法很好地反演出了千秋煤矿的剪切破坏、剪切张拉破坏和剪切挤压破坏震源机制。千秋煤矿开采活动会引起地质不连续面的滑动,产生区域内的动载荷作用,对自由面附近的节理面产生推动作用,从而造成岩体破坏,由于巨厚砾岩层顶板容易积聚大量弹性能,岩体破坏时会产生很大的冲击。上述成果可以在震后迅速准确地量化和评估震源破裂的尺度和机制,而且根据不同震级对应震源参数的范围,可以对将要发生微震的震源参数进行迅速评估,为进一步研究矿山微震震源的破裂过程和危险性的评估提供借鉴。     

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.     

矿山开采过程地压活动综合评价分析

以某金矿为研究对象,基于微震监测技术建立地压监测系统,对波速校正后定位结果进行验证,显示定位误差为3.9 m,较好地满足了安全监测需求,基于监测数据对矿山地压活动进行综合评价。监测结果表明,微震事件集中区域与生产集中区相吻合,对微震事件活动率、能量指数和累积视体积进行时间序列分析,揭示了岩体内部应力能量演化规律,并对微震事件参数幂律特征进行分析。研究结果表明,岩体视在刚度、受力水平均较小,微震事件以小震级为主。最终结合微震各参数分析结果,对地压活动进行综合评价,研究成果对类似矿山地压活动评价分析具有一定借鉴意义。     

煤矿微震监测技术现状与发展前景

微震监测技术是一门新兴的地球物理实时监测技术,其研究工作主要集中在微震震源定位方法和微震信号初至拾取两个方面:定位方法以经典的Geiger法以及在此基础上发展的各种线性、非线性微震震源定位方法为主;STA/LTA法、AIC法、分形维数法和小波变换法是微震信号初至拾取的主要方法。目前,矿山领域将微震监测技术主要用于冲击地压、突水等灾害的预测预报;矿山微震监测技术在提高震源定位精度、数据精细化处理等方面还有待加强,从基础理论研究、数据信号处理和仪器研发等方面对矿山微震监测技术进一步研究和发展方向进行了展望。     

会泽铅锌矿微震监测系统的构建及其应用

深井矿山开采过程中,地压活动频发。为有效掌控井下各类生产等诱发的地压活动时空分布情况,为研究岩体破坏震源及其附属的辐射能、地震级别、震源半径等参数及其蕴含的矿山工程岩体破坏机理,在深井矿山构建微震监测系统极为必要。以会泽铅锌矿微震监测系统的构建为工程背景,本文主要介绍微震监测系统的构建过程以及系统建成初期的实验性应用：分别以局部区域短时间内的生产活动和长周期内时序性地压活动为研究分析对象,综合对微震监测系统构建之后的实际作用效果进行分析并相互验证。通过现场调查与监测系统的数据分析,表明：微震监测系统能够精准反映矿山现场的各开采开拓活动；对监测地压活动的实时变化状态十分有效且更有助于分析变化趋势。     

基于微震监测技术的矿区断层活动研究

利用高精度微震监测技术,对寿王坟南六号特大空区附近断层活动及该采空区围岩稳定性进行监测。通过对微震事件定位及其时空分布特征分析,得到断层活化的空间位置。利用微震事件b值趋势分析,实现未来一段时间内微震事件能量强度的预判。利用微震事件释放的P、S波能量比值(Es/Ep),研究断层附近区域诱发微震事件的震源机理。该实践表明,在断层附近区域布设微震监测系统,能够为分析断层活动趋势、评价采空区围岩稳定性及发展趋势等提供有效的预判信息,为保证矿山安全发挥重要的作用。     

某矿山地压监测系统建设及预警技术研究

某矿山构造应力较大且岩体硬度较大,发生岩爆风险可能性较高。基于微震监测技术,建设了符合矿山实际特点的地压监测系统,经过台网优化,监测系统定位误差在10 m左右,灵敏度在-2.6左右。分析了微震事件空间分布,划定采场西侧为潜在危险区域。并分析危险区域内微震事件b值动态演化特征,得出b值可做为岩爆预警参量,b值迅速下降可作为岩爆前兆信息,成功预测岩爆发生,可为类似矿山安全生产管理提供一定的借鉴意义。     

基于采动应力场与微震活动性的岩体稳定性分析

为了研究采矿活动中的应力场、微震活动规律与围岩稳定性之间的关系,依托石人沟铁矿工程实例,详细分析该矿15号勘探线附近区域地下空区形成及露天坑内排过程中围岩体内部微破裂的产生、聚集及演化规律。利用有限元软件ANSYS建立力学模型,模拟不同采矿活动中的应力场分布。然后通过对比同一时期应力场与微震事件分布状态揭示应力场与微震活动性之间的关系：应力状态的改变会诱发岩体内部微破裂（微震活动性）的产生,应力集中会引起微震事件的区域性聚集。结合现场岩体地质状况,发现高能量微震事件大量聚集的区域岩体破坏程度较周围区域更为严重,说明微震事件所释放的能量及事件密度是岩体内部破坏程度的真实反映,因而将它们作为岩体稳定性的评价指标是可行的。最后,基于对以上关系的认识,结合下阶段矿山应力场分布状况预测了石人沟铁矿可能会发生岩体失稳破坏和地质灾害的危险区域,并提出了相应的防治措施。     

露天微差爆破延期时间选取

阐述了露天微差爆破合理延期时间选取的影响因素,在分析国内外关于最佳延期时间选取的研究基础上,总结主要存在的几大理论假说以及相关的理论计算和半经验数学模型,探析不同假说侧重的不同影响因素以及各影响因素作用机理,并对几种假说试用条件和优缺点进行分析。为今后改善我国露天微差爆破效果和提高经济效益提供理论指导,同时根据具体工程实例和试验指出微差延期爆破较普通逐排爆破的优越性。     

微差爆破技术在兰坪露天矿的应用

在兰坪架崖山露天矿的开采中应用毫秒微差爆破技术,选用合理的爆破参数,显著地提高了爆破效率、减少大块率、改善爆破质量、有效地降低了爆破震动对周围村庄民房的影响。同时提高了爆破的安全性,为架崖山露天矿的大规模开采奠定了基础。     

某露天采场不同岩性台阶爆破漏斗试验研究

合理的爆破参数组对露天矿山的经济效益和生产能力意义重大。随着开采深度的增加,矿岩的差异性逐步显现,原本单一的爆破参数组已不再适用。为优化青海某露天采场不同岩性台阶爆破孔网参数,改善该露天矿区台阶爆破效果。基于利文斯顿爆破漏斗理论,针对该露天采场三种不同性质的矿岩开展系列爆破漏斗试验。得到了炸药的临界埋深、最佳埋深、最佳爆破漏斗半径等数据,并依据相似准则换算得到了合理的爆破参数组,孔距、排距和单孔装药量。现场应用结果表明,在炸药单耗降低的同时,爆破效果也得到了改善。     

3DMine软件露天深孔台阶爆破管理应用实践

以某露天铁矿穿孔爆破管理工作为例,利用3DMine矿业工程软件对此进行了爆破设计,此后进行了爆破作业的模拟。结果表明,利用此软件建立矿区的三维模型可为工程师提供更加精确、直观的矿区资料,且在三维模型的基础上进行爆破设计和爆破作业的模拟,可得到较为合理的爆破方案,减少爆破作业的成本。通过分析各炮孔的起爆等时线和起爆时间分布曲线可推理此次爆破作业的起爆和结束时间、炮孔利用率及爆破效果,可保障爆破作业的安全性及高效性,为矿山企业的生产决策工作提供了参考,对提高露天矿山的爆破工艺管理水平有一定的借鉴意义。     

数码雷管露天深孔微差爆破网络数值模拟

以河北司家营露天矿场为研究对象,研究数码雷管精准延期的深孔露天微差爆破,提出可增大爆破效果、减少爆破振动危害的微差爆破网络,并利用非线性动力分析软件LS-dyna模拟4种不同方案的露天深孔微差爆破。结果表明：采用菱形布孔,孔间间隔单炮孔爆破地震波的半周期,S型串联起爆顺序的微差爆破网络,在水平距离起爆点3 m~18 m处,比原矿场爆破方案下的有效应力增大24.8%;在水平距离爆源25 m~200 m处,比原矿场爆破方案在X方向爆破振速峰值减小,即爆破振动危害减小;模拟结果对类似露天深孔爆破工程设计及实践具有一定的参考意义。     

爆破机理的推墙假说研究

在长期的露天矿台阶爆破实践中，发现前排孔抵抗线过小是爆破产生极底的主要原因之一。作者在几个基本命题的基础上，提出了爆破机理的推墙假说，及以此为理论基础的前排孔加密爆破技术，推墙假说认为，两孔间的贯穿是两孔中炸药的爆炸力向自由面合推墙效应的结果，且要求岩墙厚度适度，均匀，有充足的补偿空间，且施力均衡。而大区微差爆破则是把一堵厚岩墙分成若干个薄岩墙，然后分别推倒，所以，微差挤压爆破不如前排孔退后且加密。还指出前排孔加密爆破技术应采用三角形布孔，排间起爆，以便达到合推的效果。     

爆破地震对司家营矿区露天边坡影响研究

采场中深孔爆破产生强烈的震动,对露天边坡岩体破坏程度及范围较大,为降低爆破地震所带来的负面影响,露天采场爆破中对边坡稳定性影响要有足够重视和采取必要的措施。通过对爆破地震理论的研究,针对司家营矿区露天边坡稳定性进行了分析,同时借鉴国内外一些爆破震动的降震经验,总结和探索司家营矿区爆破降震的方法,采取间隔装药、清渣爆破、延时爆破等近10项爆破降震措施,并结合司家营矿区现场情况提出了今后爆破降震的改进途径。     

基于RBF神经网络的露天矿爆破效果预测研究

露天矿爆破是一个受诸多因素共同影响的系统工程,是露天开采的重要环节之一,其爆破效果的优劣直接影响后续工序的完成。提高爆破技术水平和爆破质量,对矿山安全和生产具有重要的意义。本文通过随机森林选择影响爆破效果的主要参数,结合模糊评价确定爆破综合效果,建立了RBF神经网络爆破效果预测模型。将该模型应用于矿山爆破效果预测中,并将爆破现场实测的11组数据作为模型训练样本,另外5组现场数据作为预测样本进行测试,通过与BP神经网络比较,发现RBF神经网络的预测性能更为优越,可广泛应用于现场实践中。     

露天深孔松动爆破的减振研究

爆破是露天开采的重要工艺,露天深孔爆破是其生产能力大小的重要因素.爆破的有害效应是对周围介质的影响.文章结合山西灵石露天采场的爆破作业,阐述复杂爆破条件下爆破孔网的布置、合理微差时间的确定、爆破效果分析、减震措施方案,为露天开采工程的安全施工提供参考.     

基于物联网的露天矿智能爆破系统设计研究

以矿山物联网、矿山智能化和采矿自动化、无人化的发展趋势为背景,以实现露天矿爆破的智能化为方向,以解决目前露天矿爆破在管理、安全和信息处理方面存在的问题为目的,以现代通信技术、自动化技术和软硬件技术为基础,重点研究了露天矿智能爆破的总体架构、核心内容、关键技术等。设计的主要内容：①露天矿用钻机的自动钻进与行走流程、钻孔精确定位与导航、穿孔数据记录、易损件和消耗件信息记录等功能;②适用于露天矿爆破工程的通信网络与数据库;③露天矿监控与爆破设计软件。该系统在实践中得到了良好应用。