Caving performance through the integration of microseismic activity and numerical modeling at DOZ-PT Freeport, Indonesia

This article describes an undergoing research at PT Freeport,Indonesia,in which the main goal is to use the microseismic information recorded as a result of mining to analyze cave propagation and stress performance on the actual production and fixed in-frastructure.At the moment,several numerical experiments have been conducted to correlate the mining activity with the microseis-mic events using the data collected during year 2005 and 2006.As a result of the preliminary analysis a micro-and a macrocracking envelop were proposed on the basis of computation of stress behavior at the location of the events.Stresses have been computed us-ing standard elastic continuous boundary element models.The correlation between the average source radius and the stress perform-ance has provided a method to propose a macrocracking criterion.Several techniques have been tested to nucleate the microseismic activity around different geological features.This last attempt was aimed to look at potential overstresses induced over the undercut and extraction level drifts.A method was devised to integrate the microseismicity into a 3-dimensional ride distribution model.This model has shown to be very effective to quantify the overstress induced as a result of computing volumetric microseismieity density.The volumetric microseismic model showed to induce overstress up to 10 MPa over a period of two months.The future work will concentrate on the calibration of the integrated model with actual damage observations made at the current mining infrastructure.     

高频次微小地震下顺倾软硬互层边坡动力稳定性研究

三峡库区(TGR)自蓄水以来微震活动加剧、强度增大,频发微震会对库区边坡产生一定影响。采用振动台模型试验和UDEC数值模拟方法,对库区顺倾软硬互层边坡在不断微、小地震作用下的破坏失稳演化过程及动力稳定性进行了研究。研究成果如下:在不断地震作用后,边坡自振频率下降、阻尼比上升,自振频率下降的速度随加载次数和加载幅值的增加而增大;在不同加载阶段,边坡坡面PGA放大系数不断降低,动力响应呈现减弱趋势;弱层成为顺倾软硬互层边坡变形破坏的优势区域;边坡的破坏失稳演化过程为分段式的滑移破坏过程,上部软、硬层滑落后,剩余滑体沿着由上部弱层剪切裂缝、中部硬层次级节理拉裂缝和下部弱层剪切裂缝贯通形成的滑移面滑移破坏;UDEC数值模拟表明顺倾软硬互层边坡的累积永久位移随微震作用次数的增加而增加,稳定性系数则呈现递减趋势。研究成果对库区滑坡形成机制的认识和减灾、防灾有一定的价值。     

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。     

煤层超高压定点水力压裂防冲试验研究

针对国内外没有成熟的区域主动防冲技术的现状,介绍了一种采用超高压定点压裂煤层形成区域性低应力区,从而为快速掘进和回采创造条件的新技术。现场试验在采深1000 m的山东省华丰煤矿进行,采用微地震监测煤岩体破裂、应力动态实时监测系统监测煤岩体应力变化和压力传感器监测管路压力,实现试验全过程监测。试验得到的主要结论如下:1压裂的压力达到24 MPa并持续11 s之后,煤体产生初次破裂,持续13 min后压裂半径达到8 m;2压裂过程中压裂点附近煤体应力动态为:管路加压后距离压裂点9.5 m的煤层内应力值明显升高—煤体产生破裂并产生微震—管路压力骤降—测点应力趋于稳定;3压裂过程中将煤体切割成了近似6.2 m×8.0 m×6.2 m的长方体,同时随着大量水的注入有效降低了煤体的冲击倾向性;4试验证明定点压裂能够实现"转移应力、弱化煤体和降低蓄能"的防冲机理。     

微地震监测揭示的矿震诱发冲击地压机理研究

在对朝阳煤矿^#3201工作面进行冲击地压高精度微地震监测过程中,测到了到时靠后的震动波幅值反而较大的异常现象,并且当时井下震感强烈。针对这一异常现象,介绍了高精度微地震监测系统的现场测区布置及系统标定情况,通过对该异常波形数据进行分析研究及初步定位,发现定位结果较为离散,不符合定位精度的要求,从而否定了把记录的微震数据当作一个震源进行定位的基本假设,在此基础上提出了矿震诱发冲击地压的震动破坏机制假设,并对该假设进行了初步验证、初始震源与诱发震源的时间相关性验证、原位岩体实测波形验证等。最后结合矿山压力与岩层控制的理论和长期的微地震监测结果,发现诱发震源的位置正好处于采动应力场和构造应力场耦合下的高应力区,这就证明了矿震诱发冲击地压是通过初始震源的震动破坏机制实现的,并且被诱发的冲击地压震源处于各种耦合因素影响下的高应力区内。     

基于微震和地音监测的冲击危险性综合评价技术研究

采用微震和地音监测系统对千秋煤矿煤岩震动信息进行了联合监测,研究确定了千秋煤矿评价冲击危险性的微震和地音指标。根据微震和地音系统不同的监测对象和监测区域,建立了千秋煤矿基于微震和地音监测的冲击危险性联合评价模型,提高了冲击地压的预测水平。     

唐口矿井微震系统防治冲击地压应用研究

微震监测技术作为矿井冲击地压防治的主要监测手段之一,是多学科交叉集成的应用技术,随科学技术的进步和微震监测系统的发展、应用及改进,微震监测技术已日臻成熟,对矿井冲击地压的预测和防治将起到越来越重要的作用。     

微震监测技术在濮城油田沙三上5-10油藏的应用

微震监测技术能有效地监测出压裂产生的裂缝方向、长度和裂缝高度，据此可对压裂措施效果进行分析，避免处在注水井水线方向的油井瀑性水淹，确定注入水推进方向及剩余油分布规律。该技术是低渗油藏在压裂改造中不可缺少的一项监测手段。濮城油田沙三上5—10油藏是一套非均质性严重的低渗油藏，在开发过程中进行人工压裂是该储层进行油藏改造的主要方法之一。通过对压裂裂缝的监测，为该油藏井间调整开发方案提供了可靠依据。     

基于无需测速的单纯形法微地震定位改进研究

 在综合分析传统单纯形法及目前微地震定位算法选用的各类速度模型及其相关误差的基础上,提出一种无需测速和反演的速度模型,并基于此对传统单纯形法进行微地震定位改进研究,结合不同速度模型、不同迭代算法在差异化速度误差和速度各向异性变化条件下的定位精度进行算例分析和工程验证,研究结果表明：无需测速和反演的速度模型能有效避免传统速度反演模型在速度反演过程中的方法误差和现场测速造成的测速误差,将其应用于传统单纯形法,不仅能有效避免传统单纯形法易陷入局部最优的问题,充分发挥单纯形法迭代易收敛的优势,且对于检波器阵列外的震源进行定位时相比其他迭代方法求解时定位精度显著提高,可为微地震定位领域提供一种新的研究思路。     

基于响应能量和无响应时间的冲击危险性动态评价技术

煤岩冲击危险性评价的研究在煤矿安全生产领域引起广泛关注,已有多种静态评价方法指导现场防冲工作。一方面,对于冲击地压的致灾机理和影响因素目前尚未完全掌握;另一方面,伴随着开采活动,煤岩冲击危险性是动态变化的,因此静态评价方法不足以解决井下煤岩冲击危险性评价的问题。而基于现场监测的冲击危险性动态评价技术对于井下安全生产活动具有更强的参考性。依据统计损伤力学原理,对煤岩受载条件下的能量演化行为进行分析,发现累积能量释放速率对时间的响应具有临界敏感性,即在煤岩临近灾变时,累积能量释放速率会激增。此外,依据统计学原理,复杂系统处于正常状态(无危险性)的行为应该占据较大概率,非正常状态(有危险性) 的行为应该占据较小概率,故某一时刻系统行为偏离正常状态的程度实际上反映了其自身所处危险状态的变化。基于以上原理,初步建立了以响应能量异常系数和无响应时间异常系数为指标的冲击危险性动态评价的微震技术,对短期预警或临震预警展开尝试。最后在典型冲击地压矿井已有微震数据基础上,进行了现场验证。研究结果表明,微震累积能量释放速率可直接反映煤岩所处冲击危险状态;缺震时间频次分布规律满足正偏态分布;在此基础上构建的两个异常系数指标相互结 合能够实现对现场冲击危险性的实时连续评价;基于统计学原理,随着开采活动的进行,对冲击危险性指标的阈值进行动态修正,保证动态评价结果更为灵敏、准确,这一思想可应用于其他动态评价技术中。