煤矿井下微震采集信号的融合与集成

徐州矿务集团有限公司本部6对矿井分别安装的KZ-1、KJ-20和SOS 3种类型微震监测系统,所采集的微震信号存在3种不同的文件格式,难于统一处理上传。通过计算、编程,实现了微震信号的融合与集成及统一文件格式传输。     

基于Spark平台的微震信号鉴别方法

凿岩爆破是金属矿山开采过程中不可避免的环节,爆破扰动产生的微震信号会对岩体损伤微震信号的分析造成干扰。为了避免爆破扰动对微震监测的干扰,实现岩体损伤微震信号与爆破微震信号的快速鉴别,基于Spark平台的Fisher分类算法建立了微震信号智能识别算法,实现了岩体损伤和爆破事件的自动区分。经过测试,该算法鉴别信号的正确率稳定在83%左右,可大大减少对监测数据处理工作。此外将Spark平台与云端数据库建立的远程连接,成功实现了数据云端传输,为后矿山灾害实时监测及预警提供了技术保障。     

矿山微震定位有效信号自动识别研究

为提高矿山微震定位有效信号的自动识别效率和识别精度,采用小波包分析手段对微震监测系统采集的信号进行了5层分解,研究了不同信噪比微震信号在小波包分解结果中最高能量所在频带的区别,提出了微震监测有效信号自动识别模型,并通过千秋矿实测爆破数据对模型精度进行了定位检验。     

冲击矿压微震实时监测预警系统研究

论文介绍了冲击矿压实时监测预警系统的方案设计,从电源管理电路、显示电路、信号放大电路、Zigbee无线组网、Zigbee电路与单片机接口等方面对冲击矿压微震实时监测系统进行了硬件设计;从数据采集部分单片机的程序设计和上位机软件设计等方面对冲击矿压微震实时监测系统进行了软件设计。上位机数据处理软件采用VB2008编写,实现了微震数据的采集和存储、实时曲线显示及微震趋势分析、报表制作及打印等功能。     

地下金属矿山高精度微震监测系统的研发与应用

为防范、治理深井开采面临的地压安全隐患问题,应急管理部提出开采深度800米及以上的地下矿山,必须采用实时在线地压监测系统。本文分析了地下金属矿山通常采用的地压监测手段,以及金属矿山微震监测技术的国内外研究现状,研发了一种适用于地下金属矿山的BSN高精度微震监测系统,并在国内某金属矿推广应用。该系统对标南非IMS微震监测系统,提高了采集传感器的灵敏度,优化了传感器安装方式,增加了高信噪比传输技术,提高了产品在复杂的工况环境下的抗干扰能力,具备与矿山的三维交互功能,提高了微震监测系统与矿山开采工艺流程的结合度和软件的人性化程度,对矿山的安全指导更加便利与具体,形成了高效监测、自动处理、深入分析、预警预报及灾害防控等综合性地压监测解决方案。     

底板突水预警系统在受底板奥灰水威胁工作面中的应用

通过建立微震监测系统,对微震信号进行采集、分析,精确地计算出微裂隙的破坏位置、能量以及可能影响的区域,实时监测采动过程中工作面底板含水层破裂引起的微震信号,超前分析底板破坏带发育情况,分析微震事件的空间展布,监测断层活化情况,及时发布微震预警信息,实现水害实时监测预警.     

基于Labview的煤矿微震在线分析监测系统

设计了煤矿微震的实时监测分析平台,选择333B50和603C01振动传感器并设计了10 m A恒流供电源和低噪声放大电路,软件系统中编写信号去噪、积分式微震衰减特征提取和震源空间定位程序,采集煤矿现场的微震实验数据验证监测系统的可靠性。经过煤矿数据采集和微震定位实验发现定位误差在0.5 km以内。结果证明该微震信号监测系统可以分析煤矿的早期危害。     

煤矿微震监测定位系统的设计与研究

针对目前智慧矿山等使用场合设计了一种微震监测定位系统,该系统以STM32F103作为主控芯片,实现对各模块的控制和对数据的运算与分析,其中对TDOA定位算法进行改进,硬件上加入移动模块对误差进行消除,数据处理中引入DBSCAN算法消除离群点。试验结果表明,整个系统实现了微震监测与定位功能的协同一体,监测信号复现完好以及平面上微震源定位准确度较高,能够起到定位预警和减少微震带来灾害的作用,同时降低了系统成本,达成了预期目标。     

基于改进能量极值法的微震信号与爆破信号识别方法

微震监测是深部矿山安全、高效开采的一种重要的辅助手段。然而,井下布设的监测台网实时采集的数据包括微震信号、爆破信号、钻机、矿车机械设备噪声等,人工手动对不同信号进行分类不仅耗时耗力、效率低且主观性强,对后续微震信号到时拾取及微震事件定位分析造成了极大干扰。以国内某铜矿微震监测系统采集的信号为研究对象,基于能量极值法(Energy Extreme Value,EEV),通过计算移动时窗区间内的信号能量Ratio曲线,统计曲线上极值点起始时间到结束时间的总时长以及能量Ratio曲线上波峰数,提出了一种微震信号与爆破信号自动识别方法。采用MATLAB软件对该铜矿现场采集的数据进行了分析处理,结果表明:该方法能精确识别微震信号、采场爆破信号、巷道掘进爆破信号,对连续3个月采集的信号识别准确率分别为90.7%、91.8%、95.2%。该研究成果为微震信号处理提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值。     

微震事件波形分析与信号处理研究

某矿山露天转地下开采过程中,由于岩体受力发生变化导致微震事件发生,因而需要对岩体进行微震监测。结合微震事件发生在矿山开采环境过程中的特点,分析了微震信号典型波形以及开采环境引起的干扰波形特征,将微震监测接收到的波形进行滤波处理,并建立了各类波形数据库,准确识别并接收采集微震信号,将其应用到露天转地下矿山开采工程项目中,可为矿山开采生产安全运营提供保障。     

基于微震和地音监测的冲击危险性综合评价技术研究

采用微震和地音监测系统对千秋煤矿煤岩震动信息进行了联合监测,研究确定了千秋煤矿评价冲击危险性的微震和地音指标。根据微震和地音系统不同的监测对象和监测区域,建立了千秋煤矿基于微震和地音监测的冲击危险性联合评价模型,提高了冲击地压的预测水平。     

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。     

三山岛金矿新立矿区微震系统设计及应用

根据三山岛金矿新立矿区实际生产作业情况,布置了高灵敏度拾震传感器,搭建了微震监测系统平台,采用微震监测技术进行深部矿床地压监测;分析了拾取到时波形,在上位机进行了定位计算。系统建成以来,运行良好,提高了井下生产作业的安全性,有效地预防了井下岩爆突水事故的发生,取得了良好的经济效益和社会效益。     

某深井矿山岩爆预测模式研究

针对某深井矿山的微震监测信息,采用地震学原理进行震源参数量化计算,结合现场岩爆记录,对井下地压活动与微震参数时空变化的响应规律进行了研究.结果表明:一定时间域内微震参数的空间变化反映了岩体的应力分布状态,可做为岩爆危险区识别的依据;一定空间域内微震参数的时间变化与岩体破裂过程紧密相关,震源参数随时间突增、骤减等异常变化表征岩体不同的变形阶段.基于研究结果,提出以应变硬化结束应变软化开始的时间点作为岩爆预警点,构建了该矿岩爆预测的一般模式,实际应用效果较好,为类似矿山的岩爆预测提供了借鉴意义.     

微震监测系统在张马屯帷幕区域的应用研究

采矿活动中,在高应力水平下矿、岩爆、突水等其它动力灾害条件下,其内部积聚的势能会以地震波的形式释放并在岩体内传播,同时伴有微破裂事件的产生.结合现场工程条件,运用先进的矿山动力灾害监测设备,建立了微震监测系统以实现对大帷幕区域实时连续的微破裂监测.为了验证并预测帷幕内外较大的水力梯度和开采活动对张马屯铁矿帷幕区域稳定性产生的影响,采用人工爆破制造震源的方法,对系统的定位误差效果、定位精度、抗干扰性进行了试验检验.验证和初步监测结果表明:系统对震源的定位准确性较高,特别是在传感器分布的阵列之内.实测结果与微震监测系统监测分析的结果较接近,其误差值都在可接受范围之内.部分误差较大的定位事件经过软件重新计算和定位后,误差明显降低.根据三维微震定位事件的分布规律,可以划分出危险区域,预测出发生突水的可能位置.     

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。     

集贤煤矿冲击地压发生机理及治理措施研究

采用ARAMIS M/E微震监测系统研究了集贤煤矿中一下九层左六片工作面微震活动规律与冲击地压显现特征。在此基础上,根据工作面的地质开采条件和矿压显现,研究了该工作面冲击地压产生机理。最后针对该矿冲击地压发生的规律,提出了冲击地压防治措施。     

某矿山地压监测系统建设及预警技术研究

某矿山构造应力较大且岩体硬度较大,发生岩爆风险可能性较高。基于微震监测技术,建设了符合矿山实际特点的地压监测系统,经过台网优化,监测系统定位误差在10 m左右,灵敏度在-2.6左右。分析了微震事件空间分布,划定采场西侧为潜在危险区域。并分析危险区域内微震事件b值动态演化特征,得出b值可做为岩爆预警参量,b值迅速下降可作为岩爆前兆信息,成功预测岩爆发生,可为类似矿山安全生产管理提供一定的借鉴意义。     

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%。     

基于波速反演微震监测系统的设计与应用

为了进一步提高微震监测系统的定位精度,提出并设计了一种基于波速反演的微震监测系统。通过频率可调、激振力可控的自激震源及配套的波速反演算法,实现微震定位前波速场的反演与校正,之后用校正后的波速场定位煤岩体破裂产生的微震事件,文中介绍了系统的组成,分站、传感器、自激震源的设计及波速反演的算法。通过煤矿井下定点爆破对比试验结论表明:基于波速反演的微震监测系统的三个方向的定位误差均小于10m,且均优于波兰ARAMIS微震监测系统与加拿大ESG无波速反演功能的传统微震监测系统,为进一步提高微震系统的定位精度提供了新的思路及实现方案。