煤岩破裂微震信号层理间传播频谱特征研究

利用煤岩破裂微震试验系统,研究了煤岩单轴压缩过程中微震信号沿平行层理传播与垂直层理传播的规律,并结合EMD分析方法对煤岩体破裂过程中产生的微震信号在沿平行层理方向与垂直层理方向的传播进行了频谱对比分析.研究结果表明,煤岩微震信号在沿平行层理各方向传播过程中振幅及速度变化十分微小,但在垂直层理传播过程中,微震信号则有明显的延迟现象,其振幅衰减十分明显,证实了层理对微震波传播的主要影响表现在以下2个方面:(l)信号延迟;(2)信号衰减.     

基于虚拟仪器的微震实时监测系统

煤矿中发生的岩爆、煤和瓦斯突出等地质灾害与岩体中的微震现象有着必然的联系,通过监测地下微震信号可以确定地下岩石破裂的范围和程度,为矿山的地下安全监测提供有力的证据。以往基于DSP或其他单片机的微震系统,其资源的有限性很难达到理想的采集效果,并且难以完成先进算法的实现;而本系统实现了对多路微震信号采集及先进的小波变换处理算法,充分发挥了虚拟仪器的优势。该系统的监测结果与实际矿震十分吻合,得到的定位结果小于规定的误差上限,很好地完成了对微震的实时监测及分析。     

微震监测信号辨识方法研究

地下作业环境中产生噪声的震源很多,包括人工噪声、爆破和机械设备噪声等。采用微震监测技术进行地压监测时,对各种震源的辨识是一个工作量大和复杂的分析过程。总结了矿山地下作业环境中的各种震源,提出了对各种震源的经验和理论辨识方法。在现场监测的基础上,对地下矿山爆破、机械作业设备、人员作业、岩体破裂等产生的震源信号进行了波形分析、辨识,给出了各种震源波形的基本特点。所提出的分析方法对于现场岩体破裂微震信号的提取和分析有较好的指导作用。     

煤岩体振动破坏试验及微震信号特征

通过所搭建的大型振动试验装置和微震监测系统,探究不同激励加速度和频率条件下整体煤岩试件的振动破坏特性。利用希尔伯特-黄变换(HHT)对煤岩体受迫振动过程中的监测信号进行了模态分离和信号重构,并结合振动力学知识着重阐释了共振放大效应产生的机理。研究结果表明：微震传感器监测信号具有明显的载波特征;当激励加速度峰值达到一定水平(0.5g)时,煤岩试件出现有效微震信号,首次破裂发生在煤层中,信号随传播距离的增大而衰减;随着裂隙的产生和扩展,煤岩试件自振频率降低,当激励频率等于煤体自振频率时,试件会产生共振放大效应,微震信号明显增强;激励加速度和激励频率对微震信号均有影响,激励加速度峰值越大、激励频率越接近自振频率,则微震信号越密集、幅值越大,且出现了优势频段向低频转移的趋势;理论分析解释了上述现象产生的原因。     

型煤受载破坏表面电荷和微震响应特征及相关性分析

利用自制的煤体表面瞬变电荷与微震信号测试实验系统,对型煤试样在单轴压缩破坏过 程中的应力变化、瞬变电荷、微震信号进行了监测和分析。 实验结果表明:在单轴压缩破坏过程 中型煤试样表面会产生瞬变电荷,电荷信号呈瞬时、单脉冲变化,持续时间较长,为5~12s;微震 信号则呈现出较为明显的阵发性,持续时间较短,为0.2~0.4s。 表面瞬变电荷和微震信号与应 力变化关联性较强,其总体变化趋势在时间尺度上具有较高的同步性,两者峰值时间差为0.08~ 0.5s。 试样破坏过程中存在一个能量释放临界点,对应于应力突变时刻,利用表面瞬变电荷和微 震信号时间尺度上的一致性及能量释放临界点特征,可对煤岩体失稳破裂过程进行更准确的预 测和分析。     

基于微震监测试验的微震信号类别识别降噪方法研究

微震监测技术是目前预测岩体损伤最有前景的探测技术之一。为提升微震监测技术的准确性,以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为背景,现场进行了微震监测,并对爆破、打炮眼、电气干扰及岩石破裂信号进行了分析。结果表明,可以根据体变势、频谱最大频率、视体积及视应力大小等特征来区分不同信号。其中爆破信号的体变势、视体积和视应力的数值最大,频谱最大频率多数分布在0~10 Hz。岩石破裂产生的微震信号的体变势大多集中在0~10 m3,数值较大,频谱最大频率多数分布在50~60 Hz和180~200 Hz。研究结果对剔除干扰信号和指导现场微震监测具有重要意义。     

李雅庄煤矿微震信号类别及微震事件时空分析

为了能够给煤矿冲击地压危险性的预测预报提供理论依据,采用SOS微震监测系统对李雅庄煤矿2-610工作面附近煤岩体进行为期2个月的微震信号监测,综合微震信号能量、震中位置及震源垂直标高等信息分析了工作面微震信号类别,并深入研究了微震事件的时空分布规律。结果表明:2-610工作面断层活化的微震信号能量级别为105J,主频为30～55 Hz;采空区基本顶断裂及开切眼处顶板破裂的微震信号能量级别均为104J,主频前者为25～35 Hz,后者为45～70 Hz;采空区直接顶垮落的微震信号能量级别为103J,主频为25～45 Hz。在确定的生产空间中微震事件主要集中在位置变化不大的3个区域;微震频次主要受生产时间的影响,其随交接班后正常生产时间的增加有一个逐渐增加的过程,且存在一定的滞后。     

基于声发射与微震技术的新型岩体稳定性监测系统及应用

岩体在受力破坏过程中,会产生声发射与微震现象。通过监测获取岩体声发射与微震信号,并对其特征进行分析,可以判断岩体的稳定状况。本文介绍了新开发的岩体声发射监测系统的组成、功能以及现场应用情况,并结合现场监测数据,对岩体破坏过程中声发射与微震信号特征和事件频度变化特征进行了分析和探讨。     

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。     

煤体静载破坏过程中的微震信号特征研究

通过煤体静载破坏试验装置和ZDKT-1型微震监测系统,研究不同加载方式下各加载阶段煤体的结构破坏特性和微震信号特征。利用希尔伯特-黄变换(HHT)对煤体静载破坏阶段的微震监测信号进行了模态分离和信号重构,并探究高频分量和低频分量所代表的物理意义。研究结果表明:煤体在静载破坏时,变形和破裂会首先沿原有微裂隙方向演化,并随外加载荷的不断增大而扩展、分岔和相互贯通;不同阶段微震信号所表现的特性不同;信号分解出的高频分量与微裂纹有关,反映了信号的波动情况,而低频分量与裂纹的宏观变化情况有关,代表了信号的总体变化趋势。     

矿用本安型微震监测分站技术要求及检验方法研究

由于煤矿井下特殊的工作环境,要求微震监测分站既要符合防爆要求,还要尽可能轻便。微震监测分站的性能指标是整个微震监测系统采集和传输的关键。给出了KJ959矿用本安型微震监测分站的电气性能指标,并给出了几个关键指标的检验方法。     

基于震源扫描算法的水力压裂微震事件定位精度测试

为了掌握震源扫描算法的定位精度,分析了震源扫描算法的基本原理,选取山西某矿水力压裂微震数据,利用震源扫描算法,对一震源进行了示例定位,并测试了走时无误差和走时随机误差条件下的震源定位精度。基于震源扫描算法的定位基本可满足工程需要,在Z方向添加接收点,可进一步提高定位精度。     

煤矿微震监测孔中检波器研制

为了解决煤矿微震监测孔中检波器问题,研制了一种使用电磁式超级动圈检波器的自动推靠孔中检波器,该检波器使用H电桥控制检波器推靠和回收,能自动监测工作电流,电流过大自动断电保护,使孔中检波器工作稳定可靠。通过性能对比测试,证明该孔中检波器性能良好,满足了微震监测系统孔中监测的需求。     

微震监测系统在跃进煤矿的应用

本文通过对义煤集团跃进煤矿23区23130工作面微震系统的应用情况分析,总结了在冲击地压矿井利用微震监测冲击地压发生情况的规律,为矿井安全、高效生产奠定基础,同时也可以为其他兄弟矿井微震系统的应用提供参考。     

煤矿生产中微地震监测技术的应用

该文介绍了微震监测技术原理,对井下使用的高精度防爆微震监测系统进行了说明,阐述了井下测区布置、钻孔参数、检波器安装、监测系统标定、数据采集与处理的要点。微震监测技术已经在多个煤矿应用,并取得了很好的效果。     

9. Microseismic activity associated with hydraulic mining

Microseismic activity induced by the hydraulic mining of steeply inclined coal seams has been monitored in order to clarify the strata mechanics of hydraulic mining. A mine-wide seismometer network detected 652 microseismic events, with local magnitudes greater than −2.5, during mining of the panel which is situated at 1000 m below the surface. The largest microseismic event with a local magnitude of 0.1 was felt both on the surface and underground. The magnitude-frequency relation of seismic events followed Gutenberg-Richter's formula, in which the b-value was estimated as 0.92. The seismic energy release rate varied with face advance due to changes in the mining geometry and configuration. A majority of hypocentres concentrated on the coal pillar which had been left in the old workings and was bounded by the active mining panel. Another group of seismic foci clustered on a pre-existing fault which runs through the border of the panel. The other events were distributed around the coal face and moved with the face advance. The spatial distribution of the seismic energy suggests that microseismic activity associated with hydraulic mining is mainly induced by collapse of coal pillars and fracture of the front abutment of coal face, and also partly caused by the roof caving into the goaf and by floor heave.     

微地震监测在综放开采技术中的应用

针对大同煤田石炭二叠纪特厚煤层综放工作面存在的顶板压力大、采空区空间大、顶板坚硬不易冒落、动压显现频繁、岩层运动规律不清等问题,运用微地震监测技术对工作面顶板煤岩层破坏情况进行了监测分析,得到了顶板、底板的破裂范围,断层活化距离,侧向顶板破裂范围,以及超前支承压力分布范围等数据,确定了特厚煤层综放开采工作面支架工作阻力和合理的煤柱尺寸。