基于微震和瞬变电磁法的煤层气井水力压裂监测技术

为了获取井下煤层气水力压裂影响范围,根据压裂时煤层及其围岩的物性变化特征,结合微震监测技术与矿井瞬变电磁法的勘探原理和应用范围,提出了采用微震监测技术和瞬变电磁法联合对井下煤层气水力压裂效果进行监测的方法,采用该方法对兴隆煤矿2个孔的压裂影响范围进行了监测,并且利用传统的打孔法对监测结果进行了验证。研究表明:由于煤层较软,地震波衰减大,压裂区围岩或煤层破碎严重不利于产生新的破裂,接收到的微震事件较少,微震监测技术圈定的压裂影响范围较小;压裂区围岩或者煤层破碎严重,压裂液顺着原有裂隙扩散,瞬变电磁法获取的压裂影响范围较大;微震监测技术与瞬变电磁法进行综合解释,提高了解释成果的可靠性和精度,检验孔中的水压也验证了该方法的可靠性好和精度高。     

微震活动定位技术在矿山灾害救援中的应用

阐述了基于微震监测平台,合理确定矿山灾害救援中微震事件定位的数学算法,并通过实例进行了验证.结合某矿山的灾后人员搜救环节,利用模块能够快速高效地对微震信号实施三维定位,通过被困人员在巷道壁敲击的模拟,分析验证了所开发模块在灾难救援中的实用性,并提出实际操作预案.     

微震监测技术在煤矿井下应用

介绍了微震监测技术原理,回顾了煤矿井下应用情况,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。     

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。     

微震监测在高寒高海拔金属矿山的应用与实践

甲玛铜多金属矿海拔4 000～5 407 m,该矿存在着大量采空区,为防止井下采掘活动出现冒顶、片帮及矿柱破裂等动力灾害,有必要对其进行地压监测。而在对这种高寒高海拔金属矿山进行地压监测的研究非常罕见。本文应用微震监测技术对该矿进行地压监测,首先介绍了甲玛矿地质条件和围岩情况,接着描述了甲玛矿微震监测系统的结构与监测点位置,然后对监测数据进行微震数据分析和应力分布情况分析,掌握高寒高海拔金属矿山地压活动时空演化规律。     

软岩巷道掘进期间微震活动特征及稳定性分析

为明确软岩巷道掘进期间围岩变形破坏机制,在梁家煤矿4106材料巷构建微震监测系统,监测围岩破坏情况,分析软岩巷道掘进期间微震活动特征,研究微震活动与巷道收敛变形、支护构件受力的相互关系。结果表明:1)巷道掘进过程中,微震事件矩震级主要集中在-2.770~0.589,微震事件矩震级平均值为-1.5;微震事件分为3个区域,即高密度区域(0~2 m)、中密度区域(2~6 m)和低密度区域(6 m以外)。2)微震事件主要聚集在巷道顶板、肩部和底板,为巷道围岩破裂严重区域。3)微震事件聚集规律与巷道收敛变形、支护构件受力规律具有一致性。研究结果表明利用微震监测系统定量监测围岩破坏情况,结合传统监测技术是可行的,弥补了传统定性分析围岩破坏的局限性。     

冲击地压煤矿井上下微震联合监测技术北大核心

冲击地压煤矿普遍应用井下微震监测系统进行监测预警,但在单一近水平煤层或近直立煤层水平分层开采时,普遍存在由于井下微震台网高差不足导致垂直定位精度不理想的问题,无法有效分析确定冲击致灾关键岩层。以鄂尔多斯矿区某近水平冲击地压煤层开采工作面为例,理论分析了微震定位误差的“垂直高差效应”,研究提出了井上下微震联合监测技术,通过在地面布置专用井上微震拾震器,形成井上下微震监测台网,并在近水平煤层冲击地压矿井应用实践。研究表明:当井下微震传感器布置台网处于近水平状态时,由于垂直最大空隙角过大,造成震源垂直定位误差较大,是微震垂直定位精度不足的主要原因;以ARAMIS M/E微震监测系统为基础,增加ARP专用井上微震拾震器以增大z坐标差距,形成井上下联合监测台网,有效提高了微震监测高度及垂直定位精度。井上下微震联合监测技术在门克庆煤矿应用,揭示了诱发矿震的岩层层位与高度,提升了矿井解决矿震频发的技术水平及采取措施的针对性;红庆河煤矿应用井上下微震联合监测技术,确定了冲击致灾主控岩层层位与高度,揭示了高位厚层顶板冲击致灾性。     

微震监测技术在煤矿井下应用

介绍了微震监测技术原理,阐述了使用高精度防爆微震监测系统的井下测区布置、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.     

基于微震监测的煤矿求救信号监测系统

设计并实现了基于微震信号检测的煤矿求救信号监测系统,该系统由信号发生装置和信号接收装置2部分组成。信号发生装置将需要发送的信息进行波形编码,通过单片机控制电磁阀,以气动敲击器作为执行单元,从而将数据信息转变为振动波形;信号接收装置使用微震传感器接收到微震信号,进行滤波放大之后,通过编译码规则将振动波形转换成原始数据信息,并在LCD上进行显示,同时声光提示。试验证明,该装置能够有效接收到金属管道上传递的震动信号。     

微震和地音综合监测在冲击地压防治中的应用

在分析了微震和地音监测技术各自优势的基础上,结合ARAMIS M/E微震监测系统与ARES-5/E地音监测系统在华丰煤矿的应用效果,提出了综合微震和地音监测技术的冲击地压防治方法。理论分析表明,微震监测技术配合地音监测技术,不仅在时间上对冲击危险起到了即时预测,而且在空间上对冲击危险起到了从局部预测到区域预测的分级预测效果,还可以实现煤岩体破裂过程中能量从集聚至释放整个过程的全程监测。实践表明,ARES-5/E地音监测系统能够对冲击事件的发生起到提前预测;应用微震和地音综合监测技术,能够结合2种技术的优势,在冲击地压的防治中取得效果。     

基于井上下微震联合监测技术的地面水平井分段压裂效果分析

针对深井巨厚岩层动力灾害的防控,我国部分冲击地压矿井采用了地面水平井压裂防控技术。为了有效监测地面水平井压裂期间的压裂效果,提出了井上下微震联合监测方法,通过井上下微震联合监测台网的建设,对地面水平井分段压裂期间产生的微震事件进行有效监测、分析。结果表明,压裂施工与微震事件的发生具有明显的相关性,使用井上下微震联合监测方法,压裂时段微震事件分布在压裂缝网展布范围内的概率高达71%,微震事件分布与压裂缝网在垂直方向的展布范围具有较高的一致性;井上下微震联合监测技术的应用可有效提高微震的垂直定位精度,能够满足地面水平井分段压裂效果的观测。井上下微震联合监测技术的提出和应用可为后续地面压裂效果的观测、分析提供一定参考。     

基于微震监测技术的矿区断层活动研究

利用高精度微震监测技术,对寿王坟南六号特大空区附近断层活动及该采空区围岩稳定性进行监测。通过对微震事件定位及其时空分布特征分析,得到断层活化的空间位置。利用微震事件b值趋势分析,实现未来一段时间内微震事件能量强度的预判。利用微震事件释放的P、S波能量比值(Es/Ep),研究断层附近区域诱发微震事件的震源机理。该实践表明,在断层附近区域布设微震监测系统,能够为分析断层活动趋势、评价采空区围岩稳定性及发展趋势等提供有效的预判信息,为保证矿山安全发挥重要的作用。     

基于IMS的玲南金矿微震监测系统的应用研究

研究了IMS微震监测技术的工作原理、系统结构、技术应用,并基于IMS微震监测技术,介绍了玲南金矿微震监测系统的建设及应用,重点分析了系统的台网精度、波速校准、时间同步以及通信系统建设等内容,详细设计了井下设备供电防护、信号防护以及防潮等安全防护措施,为设备可靠运行提供保障。     

自震式微震监测技术在煤矿动力灾害预警中的应用

为进一步提高微震监测系统定位精度,在传统微震监测技术基础上,提出一种新型自震式微震监测技术,通过自主研发自激震源,实现自动变频震动,实时计算煤岩体中纵波传播速度,优化微震系统参数,最终实现高精度、高可靠性监测微震事件。依托该技术自主研发的KJ768自震式微震监测系统已先后在跃进煤矿、石圪台煤矿、龟兹煤矿等多个现场进行了实际应用,结果表明:自震式微震监测技术在煤矿动压防治领域具有监测形式多样、监测精度高等特点,能够有效解决冲击地压灾害预警、浅埋煤层强动载矿压预警等问题。     

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。     

天湖铁矿地压监测系统建立及其应用研究

天湖铁矿岩体硬度较大,井下水平构造应力较大,开采深度大,极易发生岩爆等动力灾害.为分析开采过程中各中段岩体稳定性规律,采用微震监测技术进行台网优化设计,最终建立了定位误差约为10 m,灵敏度为?2.6震级的地压监测系统.该系统能够满足矿山安全生产监测的需求,基于监测微震事件的时空演化特征,并圈定潜在地压灾害区域,对岩爆等动力灾害进行预测.地压监测系统在天湖铁矿得到较好应用,为矿山安全管理及地压灾害预防提供了理论支撑.     

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。     

井上下微震联合监测震源垂直定位精度优化研究

震源垂直定位位置是煤矿冲击地压机理研究的重要基础数据,对冲击地压灾害的监测与防治研究具有重要意义。对于近水平煤层工作面,由于各微震台站之间高差较小,导致在进行震源定位计算时,震源参数的偏微分矩阵接近奇异,迭代计算无法收敛到准确解。对台站合理高差和无高差两种情况下的煤矿微震台网进行仿真模拟,结果表明当台网内台站处于同一水平面时,震源垂直位置的定位误差较大。为了解决这个难题,笔者在井下微震监测台站的基础上,增加了地面微震监测台站,形成井上下联合监测台网,有效优化了微震监测台网的空间结构,尤其是台站在垂直方向上的分布效果。对红庆河的微震数据进行分析可知对于2次方的微震事件,井上下联合监测系统的监测效能可达90%,3次方及以上的微震事件可达100%。通过对比10组井下断顶爆破引发的微震事件数据,发现井下微震监测系统定位结果基本位于煤层上方30 m的封孔范围内,井上下微震联合监测系统定位结果基本位于煤层上方30～60 m的爆破孔装药长度范围内;与单纯利用井下监测台站的定位结果相比,井上下微震联合监测系统的定位结果普遍距离真实震源更近,表明地面监测台站的加入有效提高了震源的垂直定位精度,解决了近水平煤层微震事件垂直定位误差较大的问题。     

微震监测技术在矿井水害防治中的研究进展

微震监测技术在矿井水害防治和预测预报中,已成为不可或缺的一种技术手段,对于确保矿山安全生产发挥了重要作用。微震监测技术作为一种间接、无损、实时、连续的地球物理方法,已经被写入《煤矿防治水细则》（2018版）。首先阐述了微震监测技术在矿井水害防治中的应用原理;然后讨论了微震探查地下水强径流带、导水通道（裂隙、断层和陷落柱）、突水通道、浆液扩散过程和采空区未知水体突水的可行性及预测预报规律,通过将人工扰动（如井下钻孔放水、注浆、采掘等）过程中产生的微震事件与音频电透视、瞬变电磁、应力场、瓦斯监测、钻屑量、声电磁、渗流、岩石损伤等场理论进行多场耦合分析和相互验证,分析了对矿井水害进行主动监测和预测预报的可行性;最后对现阶段微震监测技术在矿井水害防治方面的优势和局限性进行了分析,认为科学布置监测网络,优化定位算法,准确分析煤、岩、水活动规律,实现多场耦合,研究煤岩体微震活动性前兆规律,是微震监测技术在矿井水害防治领域的应用研究趋势。     

微震监测技术在煤矿底板突水预警中的应用

为采用微震监测技术预警煤矿底板突水,以董家河煤矿22517工作面开采过程为背景,采用微震监测技术构建了适应现场水文地质条件的微震监测系统,对董家河煤矿22517工作面底板进行了监测。监测结果表明:董家河煤矿22517工作面底板的总体趋势趋于稳定,底板微震事件主要分布于3个区域,分别为构造影响微震区、采动影响微震区和滞后微震区;底板微震事件绝大部分集中在12 m以内的范围,但存在2个异常区,且异常区Ⅰ已形成底板导水通道,底板出水点可能位于工作面前50 m至后30 m的区域。通过对微震监测结果结合地质钻孔柱状综合分析确定底板破坏深度为11.22 m,理论计算与钻孔声波测试结果与微震监测结果分别相差0.32 m与0.42 m。