凡口铅锌矿多通道微震监测系统及其应用研究

微震监测技术是深部矿床地压监测的重要手段。简要概括了凡口铅锌矿深部矿床赋存条件、地压特征、地压灾害以及建立微震监测系统的必要性;对建立的16通道微震监测系统的组成、监测系统的性能、微震监测范围进行了详细介绍;通过对传感器布置优化分析,绘出传感器布置的一个优化分析结果的震源定位等值线实例图。采用人工放炮产生的震源对微震监测系统的震源定位性能进行测试,绘出测试结果和系统监测定位图,并比较实际测量和系统监测分析结果,两者结果对比表明,在传感器阵列内的震源定位误差不大于5m时,监测系统对震源具有较高的定位精度。采用该套系统对深部采区的大爆破余震进行监测发现,余震事件大多发生在数分钟之内,这表明目前采区围岩的稳定性较好。     

深井矿山地压灾害微震监测技术应用研究

 会泽矿区深部8号矿体埋藏深度达1 000 m,矿体赋存于十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,建立一套具有地震学定量分析和可视化解释功能的数字化24通道微震监测系统。详细介绍微震监测系统的组成和性能,采用人工爆破震源对微震监测系统的定位精度进行3次测试,监测范围内的震源定位误差为3.16～6.78 m,达到预期目的,证明该监测系统可满足矿山地压监测要求。该系统于2007年8月正式投入使用,在半年监测数据的基础上,通过对井下采集的多种振动波形特征、微震事件b值时序特征及震源应力降等参数进行分析,初步总结深部8号矿体开采过程中的地压活动规律。     

多通道微震监测技术在大爆破余震监测中的应用

深部高应力矿床开采爆破后的采场余震可用来评价采场围岩的稳定性，余震发震的时间、发震频度等是衡量采场围岩稳定性的重要指标。采用16通道全数字型微震监测系统对凡口铅锌矿深部采场大爆破后的余震事件进行实时和空间定位监测，确定余震事件发生的空间位置和发生时间。监测表明，采场大爆破有时不会诱发余震，有时会诱发余震，且这些余震发生在大爆破后的数分钟之内，30分钟之后没有余震发生，说明采场围岩体的稳定性较好。     

锦屏一级水电站左岸边坡微震监测系统及其工程应用

锦屏一级水电站坝区山高坡陡,两岸山体地应力高,左岸存在深部裂缝、低波速松弛岩体、煌斑岩脉(X)及f2,f5断层等复杂地质条件。为对左岸边坡深部岩体微震活动性进行实时监测和分析,2009年6月该边坡安装加拿大ESG公司生产的微震监测系统。通过构建左岸边坡三维地质模型和优化传感器布设方案,采用人工定点爆破试验对监测系统定位性能进行测试,结果显示在传感器阵列范围内的震源定位误差小于12m,证明系统具有较高的定位精度。对拾取的事件波形进行分析和聚类研究,给出系统运行以来微震事件的时空分布规律,初步圈定左岸边坡微震活动引起的深部岩体变形区域,并结合RFPA有限元软件对比研究边坡应力场和潜在滑裂面。研究结果表明,该边坡微震监测系统的设计和实施满足深部岩体变形的全局监测,能够识别左岸边坡可能存在的潜在岩体破坏区域和滑移面,为边坡后期生产性灌浆以及加固处理提供一些参考,也为高岩质边坡稳定性分析提供一个新的研究思路。     

远程地压监控技术在地下矿山中的应用研究

随着地下开采深度的不断增加,地压控制也越来越重要。结合地下采矿工程地压监控的需要,根据矿山的地压活动特点,提出采用远程地压监控技术来对矿山地压进行研究。研究在受限空间环境下,地下采矿远程地压监控系统的结构组成,并且对软件系统、硬件系统、网络系统进行研究与设计。结合采矿工程的特点,分析应力、位移、压力等传感器的布置要求。通过对地压的监测,得出该矿山的地压活动特点与矿柱目前的稳定性情况。实践结果表明,采矿地压远程监控自动化系统运行稳定,数据准确,能解决人工监测所不能解决的诸如测试人员人身安全、实时监测、已破坏岩体的监测等问题,是采矿地压监控新的发展方向,同时,也是数字化矿山的重要组成部分。     

基于赤峰铅锌矿微震监测系统的应用研究

基于矿山微震监测技术的安全监测系统在我国矿山的推广使用为我国矿山安全事业开辟了一条从本质上分析预测矿山地质灾害的新路。由于其监测本质是微破裂所发射出的微震波,所以所有与岩体微破裂有关的灾害,都有通过这种技术来监测和预报的可能。主要就赤峰铅锌矿的微震监测系统的应用成果进行了总结,结合该矿采空区的特殊环境,指出微震系统监测的重点方向和原系统设计方案的不足,开发了微震监测系统用于矿山灾害预报救援的功能。     

一种无线传感器网络系统的设计

搭建了一种符合Zigbee技术的数据采集的传感器网络,并设计了一套无线传感器网络系统的实时监测软件。经过应用测试,该无线传感器网络系统及系统监测软件具有较高的可靠性,而且还有相当大的功能扩展空间。     

基于微震监测的地下水封石油洞库施工期围岩稳定性分析

 采用加拿大ESG微震监测系统对锦州某大型地下水封石油洞库局部开挖过程进行实时监测和分析,圈定监测范围内围岩潜在危险区域,再现开挖过程中洞库失稳区域的岩体微破裂萌生、发展和集聚。结果表明：(1) 采用人工定点敲击试验对监测系统定位性能进行测试,确定研究区域岩体整体等效P波波速为5 200 m/s,传感器阵列范围内的震源定位误差小于8 m;(2) 监测区域岩体微破裂呈2个条带状聚集,一条位于水幕巷道6东侧,水幕巷道1和2范围,与水平面呈缓倾角。另一条位于储油洞室1北与1南范围2+40～2+60里程区域内,与该区域辉绿岩脉分布范围一致,说明微震监测系统可以查明判别岩脉等软弱结构面情况。这是由于大断面的储油洞室的强开挖卸荷,高能量的释放导致岩脉的“过度”损伤,从而诱发大量的微破裂。研究结果证明微震监测技术在地下水封石油洞库这种特殊岩体结构中应用的可行性,为后期大规模微震监测系统的构建与实施提供参考依据。     

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。     

基于大应变传感器的PE燃气管道安全监测系统

PE管道在实际工况中的应变可达10%以上,无法采用传统应变片、光纤等作为传感元件实时测量PE管道的应变。基于力学结构设计,研制出了一种无接触电阻式大应变传感器(简称大应变传感器)。介绍大应变传感器的结构与原理,通过试验进行大应变传感器性能测试与测量PE管道应变的可行性验证。设计了具备应变监测、定位、预警、数据分析管理等功能的管道安全监测系统(简称系统)。介绍系统框架,对系统进行试验测试,在300 m长PE燃气管道上进行了示范工程应用。系统测试和示范工程应用证明,该系统可以实现PE管道应变的有效监测,稳定性较好。     

深部岩体断层滞后突水多场信息监测预警研究

断层滞后突水由于其特有的隐蔽性及滞后性特征,突水灾害防治难度较大。针对王楼煤矿断层滞后突水防治工程,开展深部岩体多场信息监测预警研究。深入分析地下水来源及导水通道,在此基础上划分采动过程中断层滞后突水不同阶段,结合隔水关键层理论及物探结果,确定监测预警时间域与空间域,划分温度场、渗压场监测阈值,建立监测预警判识准则;串联传感器组合成监测单元,采用返浆工艺对钻孔分段封堵,实现传感器精确高效安装,通过煤矿安全光纤监测系统实现井上在线监测预警。监测预警结果表明,断层隔水煤柱有效控制断层内裂隙扩展,减弱了断层破碎带导水特性,依据深部岩体监测预警判识准则,工作面开采过程中预警等级为I级,可实现安全开采。研究成果对类似工程具有一定的借鉴意义。     

深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

 留设合理宽度的区段煤柱是确保深井特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。以新巨龙矿井一采区区段煤柱宽度的确定为工程背景,首先采用微地震监测、应力动态监测和理论计算等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布特征,得出低应力区宽度约为20 m;其次,采用工程类比、数值模拟等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向煤体不完整区宽度约为3 m;最后,综合考虑资源回收、冲击地压防治、次生灾害控制和巷道支护等因素,确定深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度为5.0～7.2 m。应用沿空巷道表面位移观测结果验证区段煤柱宽度的合理性。该研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定具有参考意义。     

基于传感器网络的海洋水质监测及赤潮预报系统的设计

针对海洋环境变化快、水质检测难度大的问题,通过建立传感器网络,得到更为准确的水质模型,研发了基于传感器网络的海洋环境监测与预报系统,该系统可实现对海洋水质的在线和离线分析以及对未来水质的预测和预报。系统包含数据采集子系统和数据处理子系统,分别实现海水水质要素的采集、水质监测浮标的位置定位和水质分析分类等功能,两者通过GPRS进行通信。实验结果显示,该系统运行良好,具有较高的可靠性,在赤潮等影响海洋水质的事件发生时,该系统可对相关事件的发展变化进行实时跟踪监测和预报,对预防海洋水质灾害的发生具有积极作用。     

光纤光栅埋地管道滑坡区监测技术及应用

长输油气管道沿线的滑坡灾害严重威胁着管道安全。传统滑坡监测手段存在监测组网、数据自动采集困难等问题;光纤传感技术已大量应用于滑坡监测,但是光纤光栅传感技术还未见应用于滑坡的监测中。通过设计的基于光纤光栅传感技术的系列传感器,构建了一套可同时监测管体应变、管土界面压力、滑坡体表面位移以及深部位移的埋地管道滑坡远程监测预警系统。在四川省境内的一特大型滑坡区建立了监测预警示范站。该监测站成功监测到了汶川地震对滑坡及管道的影响。对汶川大地震前后的监测数据分析表明,该光纤光栅监测系统能满足管道滑坡监测的要求,易于布网,成本低,监测精度高,地下长期稳定性好。     

基于无线惯性传感器网络的山体滑坡实时监测系统

本文针对我国山体滑坡灾害多发,偶然性大、损失严重,却又缺乏相应的监测和预警系统的问题,开展了如何实现对山体实时监测的研究,设计了一套基于无线惯性传感器网络的山体滑坡实时监测系统,解决山体滑坡灾害难以监测和预防的问题,达到了对山体滑坡实时监测和提前预警的目的。从而实现减少或避免因山体滑坡灾害而造成的巨大损失。     

浙江纸箱总厂大面积网架工程

浙江纸箱总厂网架平面尺寸为192m×144m,面积24192m~2,是目前浙江省内覆盖面积最大的网架工程。采用柱网24m×24m,空间大、设备布置灵活。屋面采用3m×3m钢筋混凝土带肋板。 该工程整个网架不设伸缩缝,又无对称性,所以分析时需进行整体计算,并考虑柱的共同作用。网架总杆件数21620根,节点数5880个,采用空间网格结构实用微机软件MSTCAD系统在微机上实现了该大型网架的图形处理和分析计算。由于满应     

挤压联合粉磨工艺应用打散分级机改造中卸烘干磨产量翻番

山东水泥厂将原φ2.4m×10m中卸烘干磨生料粉磨系统,改造为利用打散分级机,挤压联合粉磨新工艺,使生料磨产量翻番,取得节能增产的显著效果。该项目已通过山东省建材局组织的技术鉴定。 山东水泥厂原1号窑生产线为设计日产300t的φ3m×45m立筒预热器回转窑,配,30t/h的φ2.4m×10m中卸烘干磨。该厂1994年将窑系统改造为日产700t的RSP分解窑,并取得当年折旧、当年施工、当年投产达标的改造成果。回转窑系统改造后,熟料产量成倍增长,而生料磨由于系统漏风量大,烘干能力弱,实     

长江三峡链子崖危岩体防治工程效果研究

长江三峡链子崖危岩体防治工程于1995年5月开工,1999年8月竣工,历时51个月。至2004年底,工程效果监测已超过5a,且经受了2003年6月以来三峡水库139m蓄水位的检验。危岩体变形监测、地压监测和整体稳定性计算三方面结合可以作为评价工程治理效果的依据。地表和地下监测点总体变形速率由治理前水平速率接近2．0mm/a、垂直速率约1．5mm/a转为治理后水平速率小于1．0mm/a、垂直速率小于0．75mm/a,证明危岩体逐步稳定。施工过程中主要监测点水平速率为8．0～18．8mm/a,垂直速率为8．0～21．0mm/a,说明危岩体对施工扰动是敏感的。危岩体底部煤层采空区混凝土承重阻滑键体顶面的地压数据在2002年以后基本稳定,地压记录多数为2．0～10．0MPa,最大地压值为18．08MPa,最小地压值为-0．8MPa,证明危岩体以煤层采空区为底界的悬板偏压作用机制导致的应力集中区和负压区确实存在。2003年6月以后三峡水库蓄水至139m,淹没了煤层采空区治理工程,但整个危岩体变形速率无明显变化,地压监测记录的最大变化量小于0．01MPa。根据煤层采空区顶板与混凝土承重阻滑键体接触带现场原位大尺度(1m×1m)岩体力学试验求取的强度参数进行危岩体稳定性校核计算,得出链子崖防治工程达到正常荷载下稳定系数大于1．30(治理前为1．062),特殊荷载下大于1．15的设计目标。     

基于微地震监测的覆岩多层空间结构倾向支承压力研究

 随着开采深度的不断增加,矿山动力灾害日趋严重,采场周围岩(煤)体变形失稳是顶底板突水、煤与瓦斯突出、冲击地压(岩爆)等矿山动力灾害发生的根本原因,而岩层运动范围扩展后深部采场的采动应力场分布规律研究是解决上述问题的理论基础。将采场上方直至地表的岩层视为采场上方的覆岩空间结构,基于微地震监测结果,针对倾斜煤层,圈定采场覆岩多层空间结构的范围,研究覆岩空间结构岩层运动发展规律,并建立覆岩空间结构下的采场倾向支承压力计算模型。利用力学方法,针对倾斜煤层研究倾向支承压力的动态分布规律和计算方法,得到了倾向支承压力的计算公式;利用上述计算方法,研究了华丰矿1410工作面倾向支承压力分布规律,并与现场1410工作面微地震监测结果所揭示的倾向支承压力分布进行了对比分析。研究结果表明,上述方法适用于深部采场岩层运动范围扩展后的、倾斜煤层倾向支承压力的定量化估算和预测     

基于OFDR的H型钢梁应变监测试验研究

为大型工程结构建立一套分布式健康监测系统具有重要的现实意义。结构受力状态监测是结构健康监测的核心技术,目前主要基于分布式光纤传感技术实现结构的大范围应变监测,测量的准确性是结构受力状态评价的关键因素。采用分布式光纤、光纤光栅传感器、应变片对H型钢梁加载后的应变进行了测量,并采用ABAQUS软件对各级加载状态有限元分析,将各传感器监测结果以及有限元计算结果进行了对比。监测结果表明,分布式光纤受拉时线性变化率为19.10με/(kN·m),受压时线性变化规律率为-16.00με/(kN·m);FBG受拉时线性变化率为16.40με/(kN·m),受压时线性变化规律率为-16.10με/(kN·m),测试结果具有较高的可靠性。分布式光纤、FBG以及其解调仪测试准确性与测试精度满足现场工程需求,可为大型工程结构健康监测系统提供有效的应变监测输入。