煤样剪切试验微震响应小波包能谱特征

选取煤体试样,采用装备ESG微震监测系统的日本岛津公司生产的AG-I250KN型精密电子万能材料试验机,分析在剪切模式下,煤样强度及变形破坏特征,运用小波包能量谱理论,提取突变信号的频带能量和事件数,获得了煤样剪切条件下的应力应变曲线以及应力应变过程曲线中4个阶段的微震响应特征;在初始压密和弹性阶段,没有微震信号、频带归一化能量为0、事件数为0;在应力屈服阶段,微震信号多、频带归一化能量大、有大量事件数产生;在破坏阶段,微震信号丰富、频带归一化能量达到峰值后降低、事件数减少。分析得出煤样破裂微震信号频率响应主要集中在625~1 000 Hz。     

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。     

高精度雷管爆破振动信号特征比较分析

结合普通雷管和高精度雷管爆破振动监测实验数据,采用小波包分析提取爆破振动信号能量分布特征,对比分析和研究了高精度雷管与普通雷管振动信号在频带分布、不同频带能量方面的特征。结果表明使用高精度雷管实施爆破有助于降低爆破振动。高精度雷管振动信号频带分布较窄,90%以上的能量集中于0~100 Hz,低频带能量占据比重较大,在0~50 Hz内的能量约占总能量的75%~90%。要注意在0~4 Hz内的能量对周围建构筑物的影响,而不能仅仅靠振动速度来判断爆破振动对建构筑物的影响。     

预裂缝对爆破震动信号频率的影响研究

在预裂爆破理论的基础上,结合现场预裂爆破试验和实测爆破震动数据,从频率域分析了预裂缝两侧爆破震动信号的变化特征。利用傅里叶变换和连续小波变换,分别得到了预裂缝两侧爆破震动信号的功率谱和尺度能量图。通过对比发现爆破震动信号途经预裂缝后,主震频带变宽,但增加的只是中高频成分,同时爆破震动信号低频成分的能量大幅衰减,主震频带往高频发展。     

义煤矿区冲击地压微震信号频谱特征分析

利用微震监测系统,搜集了义煤矿区跃进矿、千秋矿和常村矿发生冲击地压时微震信号,对其进行快速傅里叶(FFT)变换,分析微震信号的时域波形及频谱特征。得出如下结论:冲击地压发生时,主震振幅较大,其中跃进矿高振幅持续时间短,波形持续时间(大于0.2s);千秋矿高振幅持续时间长(大于0.3s),波形持续时间长(大于0.4s);常村矿高振幅持续时间长(0.5~1.0s),尾波持续时间(大于0.2s)。低频所占比例较大,频带较宽,其中跃进矿主频集中在0~80Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz之间;千秋矿主频集中在0~240Hz,大能量波形主频集中在0~100Hz;常村矿主频集中在0~100Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz。     

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。     

长壁工作面采动引起的微震活动分布规律研究

以澄合矿区董家河煤矿22517工作面为例,研究微震事件的分布规律及其与工作面顶板岩体分带之间的相互关系。研究表明:1)开采引起微震活动的能量和矩震级符合双峰分布模型;2)工作面附近产生微震事件的能量和矩震级主要分布于第二个峰值范围内(能量在300~10 000 J,矩震级在0.1~0.6);3)在走向方向,开采引起的微震活动主要分布于工作面周围岩体水平分带模型中煤壁支撑影响区和支架支撑及离层区;4)在深度方向,开采引起微震活动主要分布于工作面周围岩体垂直分带模型中弯曲下沉带的下部。     

不同加载路径下岩石次声信号特征研究

为了研究岩石破坏过程中次声信号特征,进行了单轴压缩试验、斜剪试验、巴西劈裂试验3种室内试验,同时采集次声信号,并对采集的次声信号进行小波分解与重构,获得频率为0~16Hz的次声时域信号。通过试验结果分析,发现岩石在剪切破坏形式下能产生突出次声波信号,次声信号强度在应力峰值点附近达到最大;岩石在加载破坏过程中产生的次声信号主要频带能量分布在1~4 Hz,在应力初始阶段1~4Hz频带能量占比达50%左右,随着加载应力的不断增大,这一频带能量占比越来越大,峰值点附近可达85%以上。分析结果表明,次声信号频带能量百分比与岩石所处应力水平有很大关联性,这一频带能量特征可以作为判断岩石受力状态的判据。     

岩层破裂信号与爆破微震信号特征对比分析

为对比分析岩层破裂信号与爆破微震信号的特征,利用快速傅里叶变换、小波包变换等信号分析方法,以济宁二号煤矿１０３下 ０３工作面为例,对两种微震信号特征进行了分析.结果表明:爆破信号的信号幅值较岩层破裂信号高,且爆破信号的起跳幅值较高;爆破信号的主频高,且频率分布较为分散复杂,而岩层破裂信号的主频低,且频率主要分布在２０~１００Hz;爆破信号的最大能量频带大于２０,大部分能量位于高频带,岩层破裂信号的最大能量频带小于２０,大部分能量位于低频带;建立多元参数的微震信号识别模型,克服单指标的缺陷,可为矿山信号的识别提供参考.     

爆破震动信号的小波包分析

爆破引起的震动非常复杂,是一种典型的非平稳信号。利用小波分析良好的时频局部化性质,可以很好地对爆破地震波进行信号重构和能量分析。利用MATLAB的“db6”小波基函数,编制MATLAB程序,把震动信号划分为几个频带进行分析,在每个频带上选取该波段的速度峰值及其主频,据此得出不同频带上的能量分布情况。通过对实测爆破震动信号的小波包分析可以看出,大多数信号的主频位于0～15 Hz以内的中低频带内,这对爆破震动的安全控制具有现实意义。     

工作面强矿震事件的震动波CT时空预测技术

以某矿3307工作面回采期间的微震监测为基础,统计分析微震事件的震源能量和震动频次,并结合震动波CT技术动态预测强矿震事件。研究结果表明:利用震动波CT技术,反演得出煤层和顶底板切片波速异常系数An和波速梯度变化系数VG等值线云图,确定高波速正异常和高波速梯度异常区域,可从空间上划分出强冲击危险区域;分析微震事件的时间分布表,探讨每日震动总能量/频次与强矿震事件的耦合规律,结合波速异常系数An和波速梯度变化系数VG等值线云图,可从时间上确定冲击危险期;对比现场实测数据,在空间上和时间上均验证了预测结果的有效性。     

遗留煤柱影响区域微震活动规律研究

 摘要：遗留煤柱影响区域易形成应力叠加,煤柱下方工作面冲击危险性较正常回采期间一般有所升高。基于SOS微震监测系统监测桃山煤矿工作面通过煤柱影响区域的微震活动,分析了微震空间分布规律,能量、频次变化规律以及震动信号频谱特征。研究结果表明：（1）工作面过煤柱影响区域,震动能量、频次均有显著提高,强矿震发生在微震活动持续增强或急剧下降阶段;（2）冲击矿压主震信号较前兆信号有主频低,振幅大,速度快,衰减慢等特征。研究成果为评价煤柱影响区域冲击矿压危险性提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。     

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。     

低频爆破震动对岩石介质破坏机理研究

基于小波包爆破地震能量分析法和损伤力学基本理论,对低频爆破震动对岩石的破坏作用进行了分析,提出了震动对岩石的拉压损伤作用理论,从能量角度解释了岩石破坏原因,克服以往岩石破坏判据单一的缺陷,得出低频爆破震动破坏岩石的普遍理论,为以后进一步研究提供了依据。     

微震事件的多参数信息监测岩爆技术研究

基于微震事件单个参数信息对岩爆进行监测,都存在相对应的局限性。结合中矿金业玲南金矿岩爆发生的情况,通过建立微震监测系统,并利用微震系统采集的监测事件参数信息中的微震事件分布规律、微震事件震级与频率关系和微震事件的能量与地震矩分布规律等,对18~22中段的掘进和回采过程中的岩爆活动规律进行综合分析,监测分析结果在现场应用效果良好。     

突出模拟前兆微震响应的双谱分布特征

为揭示煤与瓦斯突出的前兆特征,进行了4次大型突出模拟试验,并用微震设备实时连续监测,深入分析突出激发阶段的微震响应信号,获得突出前兆微震事件分布、双谱估计及其时间演化等特征。结果表明:激发阶段微震信号主要集中在第6频带,其频响范围为1 250~1 500 Hz;前兆微震事件主要分布在活跃期,具有间歇发生的特点;双谱估计值数量级包括10~3,10~4,10~5,10~6和10~7m V~3,呈正态分布,但控制其发展趋势的是数量级为10~7m V~3的前兆微震事件;临突前有一段调整期,表现为低能量事件密集发生直至平静期出现,随即发生突出。调整期与突出强度、持续时间正相关,是预警煤与瓦斯突出的重要信息。     

某核电站控界保护性开挖爆破信号小波包分析

使用TC4850便携式振动监测仪,对某核电站控界保护性开挖爆破工程进行振动测量,基于MATLAB编程分析,对原始信号进行去噪,并分析其能量特性;采用小波包分析方法研究了振动幅值、频谱特性和能量频带分布特征.结果表明:在既定研究条件下,该区域的爆破振动主要频率范围为7.812 5~23.437 5 Hz,频带能量约占总能量的70%.研究结论为工程技术人员优化该核电站爆破参数,降低爆破振动,控制边坡损伤提供了依据.     

基于采动应力场与微震活动性的岩体稳定性分析

为了研究采矿活动中的应力场、微震活动规律与围岩稳定性之间的关系,依托石人沟铁矿工程实例,详细分析该矿15号勘探线附近区域地下空区形成及露天坑内排过程中围岩体内部微破裂的产生、聚集及演化规律。利用有限元软件ANSYS建立力学模型,模拟不同采矿活动中的应力场分布。然后通过对比同一时期应力场与微震事件分布状态揭示应力场与微震活动性之间的关系：应力状态的改变会诱发岩体内部微破裂（微震活动性）的产生,应力集中会引起微震事件的区域性聚集。结合现场岩体地质状况,发现高能量微震事件大量聚集的区域岩体破坏程度较周围区域更为严重,说明微震事件所释放的能量及事件密度是岩体内部破坏程度的真实反映,因而将它们作为岩体稳定性的评价指标是可行的。最后,基于对以上关系的认识,结合下阶段矿山应力场分布状况预测了石人沟铁矿可能会发生岩体失稳破坏和地质灾害的危险区域,并提出了相应的防治措施。     

田陈煤矿冲击地压的微震活动规律研究

根据田陈煤矿微震监测系统的监测结果,分析了工作面推进速度、断层、向斜及刀把型煤柱对微震活动的影响,结果表明:微震活动频次与推进度成正相关,推进度的剧烈变化会导致大能量事件的增多;7110工作面微震事件的分布受断层等构造影响较大。通过对微震能量分布的分析划定了高冲击危险区域,进而对田陈煤矿冲击地压的防治提供了依据。     

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.