异常活跃地压的微震监测预警研究

香炉山钨矿经过多年不规范的开采,形成了复杂、连通、部分堆叠的巨型采空区,矿山开采面临着较为严重的顶板冒顶、矿柱崩塌、大规模采空区崩塌等地压灾害隐患.为了实现对地压灾害的监测预警,提升安全保障程度,建立了一套84通道的全数字型微震监测系统.对2018年约1个月的地压活跃期,特别是局部采场顶板冒顶的剧烈地压活跃期进行了准确有效的监测预警,并进一步对顶板冒顶地压异常活跃期内微震监测波形的时频特征进行了分析,为有效信号辨识、监测预警及机制机理分析提供了有效数据.     

基于单通道触发微震事件的地压动态分析

香炉山钨矿东区形成了形状复杂、体积巨大的采空区,地压灾害问题突出。为了确保矿山生产安全,该矿建立了一套60通道全数字型微震监测系统。通过对微震系统中40#传感器所采集的数据进行研究,结合附近区域的生产现状,分析了该区域地应力变化情况。调查了该传感器所在矿柱的特点,对该矿柱破裂机理及可能的破裂形式进行了分析,分析表明,该矿柱主要表现为压剪破裂。研究表明,微震监测的单通道数据统计及波形分析对掌握矿山岩石内部微小破裂直至宏观片帮或垮塌等灾害的预警具有重要意义。     

微震监测技术在房柱法开采矿山中的应用

房柱法开采存在采空区群以及矿柱破坏严重等现象,造成顶板压力集中诱发大规模地压灾害。为了掌握采场地压活动情况,需要建设1套地压在线监系统监控采场地压变化,传统的点监测技术手段存在监测范围小、灵敏度低、布网复杂、安装地点危险等缺点,而微震监测是1种先进的地压监测技术,具有监测范围大、高灵敏度、布网简单、监测信息丰富以及提前预警成功率高等优点。通过对我国典型房柱法开采的金属矿山采空区地压风险分析,以及微震监测设计与建设研究,提出了微震监测技术在房柱法开采矿山中应用方法。     

金属矿山采场顶板冒顶微震短临预警前兆模式研究

在地下金属矿山,顶板冒顶是造成人员伤亡的第一原因。微震监测手段逐渐成为采场顶板冒顶监测预警最主要与最有效的方法。依托微震监测在香炉山钨矿采场顶板冒顶短临监测预警方面积累的大量的案例,对微震预警前兆模式进行了总结,得到了3种普遍的前兆模式。通过对典型案例的深入分析,得到了不同前兆模式产生的机理,为找出冒顶事件的发生原因并制定相应的防治措施提供了理论指导。     

IMS微震监测技术在漂塘钨矿的应用研究

利用IMS微震监测技术,建立漂塘钨矿地压微震监测系统,实现了对漂塘钨矿矿山岩体微震活动24h连续监测,获取了大量微震事件的时空数据、误差、震级以及能量等多项震源参数。应用系统的分析软件对监测数据进行初步分析,大大提高了地压监测工作的科学性、地压灾害预警预报的准确性和超前性,进而掌握井下地压变化规律。     

香炉山钨矿地压综合监测平台的建立与应用

香炉山钨矿采用留不规则矿柱的房柱法开采,由于历史原因,开采后形成了未处理的不规则采空区约350万m~3,采空区面积超过25万m~2,安全生产形势严峻。基于该矿山的地压特点,建立了一套地压监测综合平台,以微震监测为主,地表岩移监测与矿柱应力监测为辅,取得了良好的监测效果,多次有效地预警,避免了重大安全事故,为矿山的安全生产提供了有力的保证,所积累的大量地压监测数据为后续安全开采提供了基础依据。通过与现场的地压管理相结合,形成了稳定可靠、安全有效的地压监管机制。     

IMS微震监测在某矿地压预测中的应用

通过在某钨矿建立IMS微震地压监测系统,结合矿区地质地形条件以及开拓、回采情况,合理布置微震系统检波器的位置。根据累积视体积、对数能量指数、事件聚集度等微震参数定性分析井下风险区域。结果表明,断层和软弱结构面在一定时间和空间内出现垮塌征兆,在垮塌、冒顶前伴随着能量的释放,即累积视体积急剧上升,对数能量指数和施密特数急剧下降,得出在388 m中段348采场存在垮塌风险,并及时做出风险预警,为矿山人员和设备的安全提供保障。     

基于Mathew稳定图的采场顶板持续冒落临界阀值研究

采场顶板的稳定性关系到矿山安全生产及经济效益,同时也是选择采矿方法和地压控制方法的主要依据之一。通过采场顶板冒落规律的研究,针对香炉山钨矿目前采空区特点及范围,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并由此反算得出不同采场跨度下的顶板临界暴露面积阀值,为矿山安全开采提供了重要的基础资料和依据。     

某金属矿山微震监测系统建设与应用

为监测采空区围岩地压状况,某金属矿山设计并建设了一套微震监测系统。通过台网分析对设计方案进行了优化,并经过波速校正获得定位误差满足定位精度要求的速度模型。3个月的矿山微震事件监测数据分析结果表明,微震事件的时空聚集状态可用于表征空区围岩的破裂发育程度,深部集中爆破作业是影响浅部采空区岩体稳定性的主要因素,矿山需对微震事件聚集区加强巡查,并对已经有变形垮塌的区域进行及时治理。     

地下金属矿山高精度微震监测系统的研发与应用

为防范、治理深井开采面临的地压安全隐患问题,应急管理部提出开采深度800米及以上的地下矿山,必须采用实时在线地压监测系统。本文分析了地下金属矿山通常采用的地压监测手段,以及金属矿山微震监测技术的国内外研究现状,研发了一种适用于地下金属矿山的BSN高精度微震监测系统,并在国内某金属矿推广应用。该系统对标南非IMS微震监测系统,提高了采集传感器的灵敏度,优化了传感器安装方式,增加了高信噪比传输技术,提高了产品在复杂的工况环境下的抗干扰能力,具备与矿山的三维交互功能,提高了微震监测系统与矿山开采工艺流程的结合度和软件的人性化程度,对矿山的安全指导更加便利与具体,形成了高效监测、自动处理、深入分析、预警预报及灾害防控等综合性地压监测解决方案。     

哈图金矿地压监测系统的建立及应用研究

随着开采深度的增加,哈图金矿采场片帮、冒顶等地压灾害日益突出,因此建立了微震监测系统来监测地压灾害并进行预警。主要介绍了微震台网的优化设计,并通过标定爆破完成波速校正。波速校正结果表明:微震监测系统的定位误差为10m左右,能够满足矿山地压监测的需要。另外,基于微震事件信息分析了各中段的地压活动规律,并划分出潜在的地压灾害区域进行重点监测与分析。微震监测系统在哈图金矿得到了很好的应用,为矿山安全生产和管理提供了技术支撑。     

微震技术在江西某钨矿地压活动监测中的应用

江西某钨矿地质构造复杂,地压显现明显。为实时在线监测矿区地压活动情况,建立了微震监测系统,通过数值模拟和人工试爆方式对系统的定位精度进行了计算和验证,认为该系统具备了较好的微震事件定位效果。在此基础上,进一步利用微震监测技术对该矿山整体和局部的地压活动规律进行了分析,并利用分析结论对一次小规模的冒顶灾害进行了预测,取得较好成效,对于类似矿山地压活动监测有一定的借鉴意义。     

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。     

基于中长期微震时空特征的采动地压灾害风险分析

地压灾害风险动态评估与分析是制约深井安全高效开采的关键技术之一。针对某矿山千米以深开采地压灾害现状,通过分析矿山开采技术条件,设计并建立了深部地压灾害风险微震监测系统,开展了爆破定位标定试验,优化了重点监测区域系统速度模型,探究了矿山微震事件中长期时空分布规律,提出了基于微震监测的地压灾害风险分布特征。研究结果表明：采用纵波波速5400m/s、横波波速3200m/s,重点监测区域综合定位误差小于7.4m,满足矿山深部地压灾害风险监测需求;微震事件主要分布在施工及回采区域、隔离矿柱区域,微震活动与采动呈现正相关性;分析微震事件时序分布特征,II-1#矿带地压活动风险较大,红尖山易发生突发性、强度较大的地压事件。研究成果为该矿山深部地压灾害风险防控提供了数据支撑。     

IMS微震监测技术在漂塘钨矿的应用

利用IMS微震监测技术,建立漂塘钨矿地压微震监测系统,通过在矿区+496、+388和+268中段分别安装5台单通道检波器和1台三通道三向检波器,整体监测漂塘矿区多个中段的地压微震事件,实现了对漂塘钨矿矿山岩体微震活动24h连续监测,获取了大量微震事件的时空数据、误差、震级以及能量等多项震源参数,成功对危险区域进行预警,为矿区安全生产和开采方案的制定提供了依据。     

基于微震监测的浅埋矿山地压活动规律研究

我国民采矿山的矿体埋藏浅、空区分布复杂,地压灾害事故时有发生。针对传统地压监测手段存在的缺陷,将微震监测系统应用于浅埋矿山,并对地压活动规律及灾害预测进行研究。结果表明,微震监测系统能够三维实时反应井下地压活动状况,据此可有效识别和圈定地压活动风险区域,对于矿山安全生产具有一定的参考价值。     

微震定位精度影响下采场裂隙表征与冲击地压预警

我国深部煤矿高强度开采和复杂地质环境造成冲击地压灾害频发,对矿井安全高效生产造成严重威胁。目前,我国冲击地压矿井配备的微震监测系统在震源定位精度上仍存在不足,冲击地压灾害依然存在“灾源找不准、灾害控不住”的难题。为准确描述采场微震活动空间演化特征,降低震源定位误差对微震预警造成的不利影响,基于冲击地压矿井现有微震监测条件,采用仿真正演试验法探究了煤矿微震台网定位误差矢量分布特征,提出了一种考虑微震定位精度影响的微震裂隙贯通表征方法,并在某矿井回采工作面进行了冲击地压预警实践。研究结果表明：采场不同区域震源定位精度的矢量性差异是造成冲击地压微震预警偏差的重要原因;提出的微震破裂贯通可能性指数Fsum采用与震源能级相关的近场区域半径表征震源破裂尺度,并考虑定位误差对不同距离震源间破裂贯通的影响,最大程度还原了采场煤岩体裂隙扩展贯通可能性的分布规律,与冲击地压危险具有良好对应关系;Fsum在冲击地压危险相关性上显著优于微震频次,同时危险区域识别效率又强于微震能量,可兼顾预警精准率和召回率,是理想的冲击地压周期性预警评价指标。研究成果将为评价微震台网监测能力、提高冲击地压微震预警能力与防治效率...     

基于微震监测技术的深部采场采动规律研究

冬瓜山铜矿是目前国内开采最深的金属矿山之一,岩石具有典型的岩爆倾向性。为了掌握岩爆发生规律,并及时采取有效安全控制措施指导矿山安全生产,矿山引进了南非ISS公司的微震监测系统,实现了对采矿引起的岩体应力、应变状态的实时监测。本文简单介绍了冬瓜山铜矿首采区的地质条件、采场结构及微震传感器的空间布置。在前期处理波形和事件聚类分析研究基础上,与生产活动相对应,采用地震参数对采场开采过程中不同阶段的应力变化规律进行了对比分析研究,并结合矿山实际的破坏事件,进行了针对性分析研究。研究成果为后续相邻采场开采及隔离矿柱稳定性的控制策略等提供依据。     

煤矿冲击地压的推采速度效应及其动态调控

针对采煤工作面冲击地压存在推采速度效应问题,通过案例与微震监测数据分析,探讨了采场推采模式及速度与冲击地压的关系,揭示了采场推采速度效应产生机制,并通过对类似工作面微震特征的分析,建立了采场推采速度效应动态调控的方法。研究表明:回采工作面冲击地压危险性与采场推采模式及速度具有相关性,其中高速推采、非匀速推采易诱发冲击地压;高速推采造成多顶板势能转化和多煤层应变能均衡释放,非匀速推采导致煤层应变能集中释放;基于微震响应特征构建的采场推采速度效应动态调控方法具有良好的实用性。     

深部金属矿超前序次释压机理与调控方法研究进展

深部金属矿开采已经成为金属矿床开采的重要组成。在深部“三高一扰动”复杂工程环境下,采动地压灾害日趋凸显,严重制约矿山安全高效开采。结合国内外深部采矿研究进展和多年工程经验,提出深部金属矿超前序次释压机理与调控方法,将采动地压调控分为基本地压调控和二次地压调控。基本地压调控含采矿方法选择、回采顺序优化和隔离矿柱留设,二次地压调控含卸压爆破、锚喷支护和释能支护,并就地压调控技术分别进行详细阐释。基本地压调控在采前即已完成,二次地压调控在开采中或开采后进行,调控策略选择基于采动地压灾害风险评估等级。地压监测技术是确保地压调控技术成功实施的关键,诸多现场工程实践表明多点位移计、微震监测和钻孔电视是可行的监测手段。随着数值模拟技术发展,矿山尺度精细三维数值模拟融合微震监测信息具有良好的应用前景,可以为深部矿山采动地压调控与防灾减灾提供借鉴。