煤岩冲击动力灾害连续监测预警理论与技术

为提高煤岩冲击动力灾害的监测预警效果,采用系统的理论研究和集成创新,完善了弹塑脆性突变模型,揭示了煤岩体损伤及冲击动力破坏特征与声发射、微震、电磁辐射等前兆信息的耦合关系,提出了煤岩体冲击破坏前兆信息辨识准则与监测原理,建立了煤岩冲击动力灾害的连续监测预警技术体系,即煤岩冲击动力灾害时间上从早期综合分析预测到实时监测预警,空间上从区域监测预警到局部监测预警、点验证的时空连续监测预警,并按无、弱、中、强4级对煤岩冲击危险进行分级预测预报。应用结果表明:该技术体系可较为有效地判别和预警煤岩冲击动力灾害危险,应用矿井降低煤岩冲击动力灾害显现71%。     

华丰煤矿地音监测防冲技术及实践

 煤矿深部开采矿井的主要灾害之一冲击地压,对矿井高产高效和人员、设备安全造直接威胁。为了进一步摸清冲击地压发生的前兆信息,基于ARES-5/E地音监测系统在国内煤矿的普及应用,介绍了该系统的监测预报原理、地音探测器的布置方式,研究了地音监测与微震监测、在冲击地压预报中的实时和短时预报的技术优势。通过对地音监测的监测结果数据统计分析,反映了煤岩体在采场采动、上覆岩层运动时,煤岩层的微破裂程度,遭到破坏的能量释放过程。监测结果表明：地音监测能够对冲击事件的发生起到提前预测的作用,地音监测技术的现场使用,以及与微震监测技术的联合应用,将成为冲击危险预测预报更行之有效的手段。     

陡帮强化开采边坡立体式在线监测技术研究

以巴基斯坦山达克铜金矿南矿体扩帮开采工程边坡为研究对象,基于边坡稳定性分析结果,提出了深部岩体破裂微震监测+表层边坡位移三维激光扫描监测的立体式联合在线监测技术方案.通过位移云图分析、重点监测区域位移-时间曲线分析、微震事件空间分布分析及监测数据耦合分析,研究了采场边坡变形破坏的演化规律.结论指出:边坡整体稳定性状况良...     

深部金属矿采场顶板滑移冒落微震时空演化规律

针对阿舍勒铜矿深部采场顶板滑移性破裂过程中的微震时空演化、灾害孕育诱发因素与发生机制进行了系统研究。结果表明：微震时空分布可以直观反映岩体内部裂纹的演化过程;采场冒落前,微震活动 性出现明显减弱现象,但微震能量呈现幂率加速释放态势;在所监测的微震事件中,剪切型破裂占比达68%,且主要集中于矿岩接触带处,顶板则为张拉型破裂为主的非剪切破坏区。采场顶板滑移性冒落是接触带两侧 矿岩体物理力学性质差异性和附近采场强烈回采爆破扰动共同作用造成的。在进行深部金属矿体边界区域回采时,应加强地压灾害孕育发生过程的实时监测,并采用及时充填和减小爆破扰动等措施,降低采场顶板冒 落风险。     

基于未确知聚类法的底板采动破坏深度动态预测

根据微震监测结果,利用未确知聚类优化法,选取采深、煤层倾角、采厚、构造影响程度4个主要影响因素作为判别指标,建立煤矿底板采动破坏深度动态预测模型。利用微震实测的18组数据作为训练样本,以样本均值为聚类中心,采用信息熵理论确定各判别指标的权重,通过计算样本的多指标综合测度与所属类别样本均值乘积之和获得底板采动破坏深度的预测值,并对样本数据进行逐一检验。为进一步验证该方法的可靠性,另选5组样本进行预测,将预测值与微震实测结果做了比较。研究结果表明:底板采动破坏深度的预测值与实测值的平均相对误差不超过1%,底板采动破坏深度动态预测模型是可靠实用的,可以在同类矿山进行推广应用。     

红透山铜矿微震监测系统的建立及应用研究

针对红透山铜矿岩爆等地压灾害频发现状,建立深部地压微震监测系统,对微震活动性与采矿活动之间的关系、微震事件的空间活动规律进行了分析,并采用累积视体积和能量指数对大尺度岩体破裂进行了预测研究.采用人工定位爆破的定位结果表明:微震监测系统的定位误差小于10m,能够满足矿山微震监测的需要.微震活动性主要分为2个平静期和3个活跃期.并呈现逐步下降趋势,微震活动性呈现主震——余震型模式.大尺度岩体破裂前存在孕育期和预警期,能量指数快速下降,累积视体积持续增长,可以看作岩爆和大尺度岩体破裂发生的前兆.通过能量指数和位移分布云图,可以对岩体发生灾害的潜在危险区域进行判断,指导矿山进行重点防护管理,保证安全生产.     

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。     

矿山岩体破坏微震分异速率特征及预警研究

在矿山岩体破坏预警研究中,探究岩体损伤特征规律及给出具体预警参数值对保障矿山安全至关重要。本文以某金属矿山为例,基于微震监测技术建立地压监测系统,结合该矿山某次顶板大范围冒落事件,采用主成分分析法确定最佳统计时间窗口,对顶板冒落事件前后微震时空演化特征进行分析。分析表明微震事件密度云图中心位置与破坏位置相一致,在岩体破坏前微震数量有持续增多,达到峰值后又迅速下降的前兆信息。以微震数量方差表示微震分异程度,以此表征岩体受损程度,采用有限差分法得出微震事件分异速率指标,研究表明岩体破坏过程微震分异速率分为稳定分异阶段、加速分异阶段和岩体破坏3个阶段。稳定分异阶段分异速率呈正态分布,采用Gauss Amp函数对其进行拟合,最终得出置信度为0.99的将区间上限0.306确定为分异速率预警值。该研究为采用微震监测技术的矿山灾害预警系统建立提供理论基础,对矿山安全生产管理具有一定借鉴意义。     

玲南金矿微震监测系统的建立及应用研究

针对玲南金矿深部开采过程中岩爆等地压灾害频发的现状,建立了深部微震监测系统以实现对岩体的连续监测和岩爆的实时预报。结合传感器布置原则和矿山工程条件,对微震监测系统进行台阵分析,计算微震事件的定位精度和系统的灵敏度,得到最优的传感器布置方案。采用定点爆破进行波速校正。定位结果表明,微震监测系统的平均定位误差为5.7 m,能够满足矿山微震监测的需要。基于玲南金矿的微震监测数据,对微震活动的时空演化规律及民采定位进行研究,取得了初步成果。     

高瓦斯煤层覆岩空间破裂微震探测及应用

为了解决主焦煤矿2308工作面开采过程中瓦斯隐患,利用理论计算方法对采动过程中冒落带及裂隙带高度等进行计算,并结合微震监测技术手段对采面回采过程中覆岩微震事件进行监测记录,以此分析采动裂隙带的空间位置,进而得到上覆岩层瓦斯富集区的空间位置,研究发现微震监测手段得到的采动裂隙带高度与理论计算的结果相近,即采动裂隙带高度在...     

基于微震信号突变分析的底板断层突水预测

为了探索承压水上底板采动断层活化破坏特征,预防底板断层活化突水,利用微震监测技术对工作面底板采动断层进行了连续动态监测。结果表明：当工作面推进距断层约60 m时,断层就出现活化迹象,且随着工作面的推进,断层活化程度及破坏范围增大;底板断层活化破坏深度达到30.4 m,接近无断层底板破坏深度的2倍,活化破碎的断层带更容易形成导水通道诱发工作面底板突水。基于承压水上采动断层活化破坏特征信号,利用Origin数据处理软件对微震监测的底板断层活化破坏深度数据进行了4次多项式拟合,应用基于突变理论推导的底板采动岩体失稳突水判据对其进行了突变分析。依据分析预测结果,并结合放水孔水量、水温等信息,及时注浆加固了底板断层活化破坏区域,使工作面顺利推过断层区域,实现承压水上断层区域工作面的安全带压开采。     

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。     

基于不同地压监测尺度实现矿柱安全回采

单一的地压监测尺度已经不能满足矿柱回采过程中对不同尺度岩体安全监测的需求,针对该问题提出了"宏观与微观结合,整体与局部协同"的"最优化"原则,采用微震、应力、应变、位移等不同监测尺度的地压监测技术对某磷矿试验盘区矿柱回采过程中的地压活动进行监测,并指导矿山安全回采矿柱,取得了良好的效果。     

微震监测技术在大直径超深井筒施工中的应用

某铁矿副井深度超过1 300 m,高地应力给竖井施工带来较大的地压灾害风险。为了掌握井筒深部岩体开挖后破坏程度,进行了微震监测。通过在竖井马头门布置微震监测系统,获取井下微震信号并进行识别与分析,提取了岩体破坏产生的地震波,爆破、矿石移动和机车运动等产生的振动信号,对各类信号的特征与类别进行了分析;获得微震定位、微震事件时间分布及震级相关参数。研究表明：凿井期间在马头门布置微震监测系统对井筒的围岩破坏情况进行实时监测具有可行性;爆破震动是诱发微震活动的主要因素,优化爆破参数、减小爆破震动对围岩的扰动和破坏非常必要;井筒深部岩体微震事件主要分布在开挖体周围2 m左右深度的围岩内,工程震级最大为1.05,井壁围岩稳定,发生失稳风险小。     

三山岛金矿深部采场动力灾害监测与分析

三山岛金矿属于典型海底开采金属矿山,现已进入深部开采,采场地压显现活动增多,深部区域矿体开采过程中诱发动力灾害的监测技术亟待提升解决.选取三山岛金矿典型采场作为试验采场,构建爆破模型;同时确定监测区域,采用局域式微震监测技术进行监测,对采场开采过程围岩受应力变化及爆破扰动造成岩体微破裂事件进行监测分析,结果表明现有扇形...     

淮南矿区微震监测应用与思考

针对淮南矿区煤炭资源安全开采受煤与瓦斯突出、突水等典型动力灾害威胁严重的问题,基于煤岩微破裂是开采扰动下动力灾害发生的共性前兆信息的学术思想,系统总结了微震监测技术在淮南矿区覆岩采动裂隙演化、地质异常活化和A组煤底板破坏方面的应用.从开采应力扰动诱导煤岩裂化及微震活动入手,介绍了基于微震监测的煤矿水害风险预警与防控系统...     

采动影响下突出煤层地质异常区域的微震特征规律研究

煤与瓦斯突出灾害是当前威胁矿井安全生产最为严重的动力灾害之一,断层等地质异常区域极易诱发该类事故的发生。通过分析采动影响下突出煤层的断层活化力学机制,以贵州某突出矿井掘进巷道为例,利用高精度微震监测系统对掘进过程中的微震时空分布与演化规律进行了研究,分析并获得了采动范围内地质异常区域的微震响应规律。结果表明,工作面掘进期间微震事件群普遍分布于巷道周围,最远可达前方112.8 m、后方91.0 m;采动引起断层上下盘错动导致岩体内部能量的释放,是断层活化型微震活动的主要原因。通过对采动过程中影响范围内断层的实时监测发现,在与断层区域相距15 m时,该区域微震事件增加,初期以大能量震动信号为主;随着与断层距离的缩小(5m),微震事件数逐步增加到峰值,并主要聚集于断裂面周围;随着断层形成新的稳定结构,微震活动减弱并逐渐恢复平稳,这时微震事件逐渐减少直至平静。由此可以看出,采动影响下的地质异常区域存在明显的微震响应特征,这为深入分析断层控制型瓦斯突出事故发生机理,实现煤与瓦斯突出的准确预警提供了一种新的思路。     

基于声发射的岩体工程灾害微震监测系统

岩体在破坏之前,都会出现声发射和微震现象.通过仪器监测声发射和微震,就可以判定岩体的失稳状态及其位置.文中论述了监测系统的定位原理,介绍了专门开发的多通道监测系统的原理框图,说明了其软、硬件构成及各部分功能.实践表明,利用该微震监测系统的监测结果,可对采场的稳定性作出及时、准确的评价,对岩石的失稳状态作出预报.     

云南会泽铅锌矿微震监测系统应用研究

介绍了云南会泽铅锌矿微震监测系统的组成和结构,采用微震事件的定量理论研究与现场回采情况结合的方法,圈定了地压活动区,并运用监测系统先进的地震学定量分析和可视化解释功能,对活动区应力、位移、刚度和稳定性的变化规律进行了研究。研究表明,地压活动相对集中区的变化与井下采掘活动紧密相关,较大规模岩体破坏前会出现如下特征:岩体刚度逐步增大然后又下降;应力水平先下降后又转而增大;微震发生频率及累积视在体积急剧增大等现象。为岩体破坏预测预报提供了方法及理论依据。     

微震监测自然崩落法开采过程中顶板冒落规律应用研究

微震监测技术是上覆岩层冒落规律监测的重要手段。采用微震监测系统,对普朗铜矿自然崩落法开采过程中顶板冒落规律进行实时监测和预报。在充分结合普朗铜矿开采条件下,进行微震监测系统台网布置优化,确定该矿首采区微震监测要求的最佳监测系统配置方案;总结分析微震活动的时空演化特征,并对复杂地质构造影响下岩体破裂范围进行圈定,进而识别发生顶板大范围冒落的前兆信息及潜在危险区。