微震监测结果在矿图上的定位合成及应用

基于微地震监测工程，研究了将监测结果在矿图上合成的方法，并以监测实例为基础，介绍了微地震定位结果在矿图上的合成和应用方法，做出了微地震事件在工作面推进方向上的投影和在沿倾向、走向剖面上的投影图.在此基础上，研究了采场覆岩空间结构、断层活化、超前支承压力分布规律、工作面导水裂隙带发育高度与微地震事件分布的关系.结果表明：合成图简洁直观地展示了监测结果，可以在采矿工程中广泛应用.     

基于波形聚类分析的微地震事件成像研究

微地震数据的质量极大地影响震源定位结果的准确性,尤其在地面微地震数据中P波、S波初至不明显或难以识别的低信噪比信号,基于初至拾取的定位方法往往具有较大误差。由于诱发地震的震源机制不同,不同检波器接收到的信号特征也不尽相同,这些因素都会对微地震事件准确定位造成一定的影响。本文提出一种基于聚类分析的微地震数据优选方法,以提高微地震事件振幅叠加定位的成像质量。首先,通过聚类分析计算各数据道之间的欧式距离,通过聚类图去除距离较大和较小的数据道,即去除信号特征不明显或噪声干扰严重数据道; 其次,对各道信号进行互相关计算,提取信号特征相关性强数据道,去除P波特征不明显的数据道; 最后,对筛选数据道进行振幅叠加定位。与原始数据道的定位结果对比表明,微地震聚类分析定位效果更加聚焦,最大震源点位置更加清晰,定位结果得到明显改善。     

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。     

微地震监测技术在回采工作面矿压显现规律中的应用

工作面回采导致上覆岩层破坏,上覆岩层的破坏与煤矿顶底板突水、冲击地压、煤与瓦斯突出等事故发生密切相关,对回采工作面矿压显现规律的研究是保障煤炭安全开采的关键之一。回采工作面在覆岩破坏过程中,由于应变能的释放,产生相应强度较弱的地震波（微地震波）。微地震监测技术能够实现实时动态三维空间的整体监测。对鲁西煤矿3_上107工作面回采过程中覆岩破坏产生的微地震事件进行了监测,通过对监测到的微地震事件定位计算,证实微地震发展演化与采场覆岩破坏密切相关。鲁西煤矿3_上107工作面矿压显现规律的微地震监测分析表明,顶板来压时微地震事件数达到高峰,顶板的来压完成时微地震事件数下降,据此得出3_上107工作面基本顶来压步距为23.3 m。与通过现场实测得出的基本顶来压步距24.3 m基本吻合,说明采用微地震监测技术研究回采工作面显现规律是可行的,从而为回采工作面矿压显现规律的研究提供了一种新的技术途径。     

基于能量比与多道时差约束的微地震事件识别

微地震监测的目的是通过反演多个微地震事件的位置来刻画在一定压力条件下岩体破裂的属性参数,而在其反演过程中,微地震事件的准确、快速识别非常重要。针对三个分量的微地震数据特性,通过能量比法实现单道上多个能量突变值的识别,在此基础上根据同一微地震事件在多道检波器上的时差特性达到微地震事件识别的目的。     

在矿山微震定位中首波走时的计算

顶板破裂会激发弹性波。测量有关破裂的位置,不仅有助于对危险区做出正确评价和判断,而且也可对灾害的发生做出预测并及时报警。在矿山微地震定位中,地震波的走时计算的精确性对定位的效果起着至关重要的作用。作者基于射线追踪理论,研究了在矿山微震事件中首波走时的计算,从而实现了首波在射线追踪过程中的应用。     

关键层运动诱发矿震的微震探测初步研究

采用微地震定位监测技术对华丰煤矿关键层运动诱发矿震进行了研究.根据岩体在三维空间的破裂成像，得出：可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分；开采6，4层煤均引起了主关键层砾岩的破裂，砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展，在高度上先从下部开始；冲击地压显现地点不一定是矿震震源发生地点；统计观测的结果表明：部分砾岩断裂导致了矿震发生，大约50％的矿震是由于关键层的破裂引起的，只有个别矿震导致了冲击地压显现，说明了矿震与冲击地压的区别.展示了冲击地压产生原因的多样性及复杂性，提出了应根据不同的产生原因进行冲击地压防治的思路.     

地面微地震监测致密砂岩储油层水力裂缝

当前对水力压裂增产进行监测的地面微地震监测技术已被国内油气工业广泛接受。微地震数据可用来评价压裂增产效果,预测储层应力状态以及引导水平井的钻进。在鄂尔多斯一致密砂岩储层水力压裂过程中,利用在地表浅埋的12个三分量数字检波器组成的稀疏检波器排列观测系统采集了微地震信号,并且利用微破裂向量扫描数据处理技术成功地对水力压裂裂缝进行了成像。通过对压裂过程中破裂能量的时间及空间分布的分析,获得了水力裂缝延伸的动态过程。最后,通过对三维地震资料和微地震监测结果的综合分析,确定了压穿邻井的原因及其发生过程。     

多比例尺矿图动态数据库的构建

改变了矿图绘制中传统的“绘图 -存图”模式 ,提出了“数据 -绘图”模式。设计了矿图动态绘制库的主要组成部分 ;原图数字化库 ,图形数据库和动态填图数据库的结构组成。给出了不同比例尺矿图的动态绘制过程。实现了利用一套数据进行多比例尺巷道的动态生成方法。     

基于GIS平台的地下矿山事故的微地震应急救援技术

立足于微地震技术与GIS软件研究矿山事故救援,以微地震定位原理与GIS电子地图软件开发相结合,达到现场第一时间最优路径救援的目的,实现矿山救援的可视化。该技术注重实时性,科学性,有强大的分析功能,为事故应急救援提供了新的有效途径。     

高强综放开采覆岩破断与瓦斯涌出微震响应规律及应用

为了解决高强度综放开采条件下的工作面卸压瓦斯治理问题,以王家岭矿12302综放工作面为研究对象,采用微震监测技术对工作面推进过程中产生的微震事件进行监测记录,配合工作面瓦斯涌出量监测,对工作面在推进过程中上覆岩层的破断情况和裂隙演化进行了分析,得出了微震事件发生与瓦斯涌出定量的表征关系,然后对工作面高位钻孔布置参数进行了调整,并对调整后的钻孔抽采效果进行了检验。结果表明:12302工作面周期来压步距在21 m左右,采动覆岩裂隙带主要分布在采空区顶板两侧,高度在55m左右。工作面瓦斯涌出量和微震事件的频次呈线性相关,拟合公式为y=4.82+0.0037x,可以根据此公式和监测所得的微震事件频次来预测工作面的瓦斯涌出量。调整布置参数后的高位钻孔瓦斯平均抽采浓度和抽采纯量为7.9%和1.16 m3/min,抽采效果较好。     

张集煤矿突水危险域微震监测系统应用

依据张集煤矿1612A工作面的突水危险域及开采施工特点,优化提出了利用锚杆作为传导岩体破微裂信号介质,并采用锚杆焊接、锚固剂锚固螺栓等手段在瓦斯矿井合理安装微震监测传感器的方法,实现了对张集煤矿突水危险域的实时监控。利用实时波形数据及微震事件定位结果对该方法进行了验证。结果表明:工作面推进速度与监测得到的工作面顶底板微震事件定位结果相同,微震定位的底抽巷巷内异常点与现场抽水泵位置基本一致,验证了采用优化设计方法的合理性与准确性。     

超前预防回采工作面突水技术开发与应用

工作面回采过程中由于采空区侧底板在应力作用下岩石完整性被破坏,裂隙发育,但裂隙具体发育多深,是否能够导通深部奥灰含水层,目前国内研究尚待研究。针对这一问题,以范各庄矿为例,采用超前防范回采工作面突水技术,建立微震监测系统、预留底板水文观测孔、利用矿井水文自动监测系统等手段,监测工作面回采过程中裂隙发育情况、底板含水层水量变化情况以及与深部奥灰含水层连通情况。结果表明,超前预防回采工作面突水技术能够起到预警作用,避免发生突水淹井事故,确保工作面安全回采。     

采用微震监测技术提高钻孔卸压效果的方法

为了研究工作面前方卸压钻孔的精确施工范围,提高矿山动力灾害防治措施的经济性。以方山矿首采工作面为工程背景,基于微震监测技术,研究分析微震事件空间分布特征,得到工作面前方支承压力空间影响范围。根据支承压力分布规律,完善卸压钻孔施工参数。研究表明,以微震监测技术为手段,获得超前支承压力范围,从而指导大直径钻孔卸压措施的方法具有很强的工程应用价值,既能保证动力灾害防治的有效性,又能提高其经济性。     

综放工作面煤岩破坏及矿压显现与瓦斯涌出关系的实测研究

为获取综放开采工作面瓦斯涌出随开采过程的变化规律,在屯留煤矿S2205综放工作面进行了煤岩破坏的微震监测、工作面矿压显现监测和瓦斯涌出的实测研究,分析了煤岩破坏的三维时空分布、工作面支架工作阻力和超前支承压力的变化情况,结合工作面瓦斯涌出监测数据,得到了综放工作面煤岩破坏、矿压显现和瓦斯涌出三者之间的关系。结果表明：工作面煤壁前方随工作面的推进而产生大量微震事件,微震事件峰值出现的时间一般略早于工作面周期来压,而瓦斯涌出量峰值的出现又略晚于工作面周期来压,可以根据微震事件变化来间接反映工作面矿压显现和瓦斯涌出情况。屯留煤矿S2205综放工作面微震事件及能量的突然增大超前于来压剧烈显现1 d,煤岩的充分破坏超前于瓦斯的大量涌出1个班。     

基于震动波CT探测的冲击地压危险性分析及防治实践

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用，具有强冲击危险性，为掌握工作面内的应力异常区分布特征，提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果，进行冲击地压危险性分析，并开展针对性的防治措施。经过探测与分析，得到A、B、C3个潜在冲击危险区及6个可能未揭露断层，回采前针对潜在冲击危险区采取了大直径钻孔、爆破卸压、断底等针对性措施，并采用微震、应力监测手段进行了卸压效果检验，最终实现了强冲击危险工作面的安全回采。该技术体系可以为类似条件下的冲击地压危险工作面提供良好的借鉴作用。     

工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

综放开采多煤柱扰动致冲危险性分析及监测防控技术

为研究综放开采多煤柱扰动造成冲击地压的危险性，以担水沟矿9203工作面煤柱实际分布情况为工程背景，基于极限平衡理论和应力扰动影响角，建立了侧向区段煤柱、上覆遗留区段煤柱和终采线煤柱的应力扰动计算模型，获得了不同类型煤柱的扰动致冲危险区域，并提出应用煤体应力、微震监测及钻屑检验预警配合钻孔卸压为主的多煤柱扰动防冲和监测预警技术。结果表明：侧向区段、上覆遗留区段、上覆终采线及侧向终采线煤柱的扰动致冲危险区域分别为所扰动巷道两帮7.2m浅部区域、沿采场倾斜方向区段煤柱至采场端头以里39.8m区域、上覆终采线至采空区深部47m区域及侧向终采线起点至本工作面终采线范围内的侧向区段煤柱和采场端部区域|现场采取监测预警防控技术后，未监测到应力及微震预警事件，应用效果良好。     

孤岛工作面应力分布规律及防冲技术研究

为了解决孤岛工作面开采因冲击地压影响开采的问题,采取FLAC数值模拟分析不同采空范围条件下围岩应力分布规律。模拟结果表明,采空区的分布决定着工作面支承压力分布形态、峰值大小及影响范围,偏向采空区侧的超前支承压力比实体煤侧相对较高,峰值位置向煤体深部转移,支承压力作用范围广。基于模拟结果与现场实际情况,提出了煤层预注水卸压、大直径钻孔卸压及深孔断顶卸压等综合卸压技术,确保孤岛工作面的安全生产。