SOS微震监测系统在十一矿冲击危险监测中的应用

为解决十一矿冲击危险给矿井安全生产带来的隐患,确定冲击危险区域,根据设定的台网布置原则进行了SOS微震监测系统的布置研究,微震监测的三维定位误差在20 m以下,能够准确的提供震源的基本信息.通过对微震监测信息的分析,明确了十一矿冲击危险重点区域,确定了强冲击危险性的微震信息判别模式.     

郭屯煤矿ARAMIS M/E微震监测台网的优化设计研究

本文应用微震震源定位理论和D值优化设计理论,结合郭屯煤矿重点监测区域实际情况确定了ARAMIS M/E微震监测台网布置方案,提出了确定台站位置的一般原则,同时利用定位误差云图对台网布置方案进行了数值仿真模拟。结果表明郭屯煤矿微震台网的设计能够满足当前监测要求,有效为冲击地压的预测预报提供基础数据。     

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。     

微震监测系统监测精度与可靠性分析

介绍了波兰ARAMIS M／E微震监测系统在华丰煤矿冲击地压防治中的应用,通过矿震事件具体定位和定点放炮,分析了微震监测系统监测精度与可靠性。应用结果表明：该系统在三维空间定位精度高,平面定位误差小于20m,垂直定位误差小于15m,符合系统定位要求。系统能通过监测数据对采煤工作面冲击地压危险程度进行评估,评价出工作面每天的冲击地压危险程度,为矿井进行冲击地压预测预报提供科学依据。     

微震定位精度影响下采场裂隙表征与冲击地压预警

我国深部煤矿高强度开采和复杂地质环境造成冲击地压灾害频发,对矿井安全高效生产造成严重威胁。目前,我国冲击地压矿井配备的微震监测系统在震源定位精度上仍存在不足,冲击地压灾害依然存在“灾源找不准、灾害控不住”的难题。为准确描述采场微震活动空间演化特征,降低震源定位误差对微震预警造成的不利影响,基于冲击地压矿井现有微震监测条件,采用仿真正演试验法探究了煤矿微震台网定位误差矢量分布特征,提出了一种考虑微震定位精度影响的微震裂隙贯通表征方法,并在某矿井回采工作面进行了冲击地压预警实践。研究结果表明：采场不同区域震源定位精度的矢量性差异是造成冲击地压微震预警偏差的重要原因;提出的微震破裂贯通可能性指数Fsum采用与震源能级相关的近场区域半径表征震源破裂尺度,并考虑定位误差对不同距离震源间破裂贯通的影响,最大程度还原了采场煤岩体裂隙扩展贯通可能性的分布规律,与冲击地压危险具有良好对应关系;Fsum在冲击地压危险相关性上显著优于微震频次,同时危险区域识别效率又强于微震能量,可兼顾预警精准率和召回率,是理想的冲击地压周期性预警评价指标。研究成果将为评价微震台网监测能力、提高冲击地压微震预警能力与防治效率...     

桃山煤矿SOS微震监测系统建设及应用研究

介绍了16通道SOS微震监测系统的组成、工作原理、台网布置以及监测信息后处理,将该系统应用于桃山煤矿冲击地压监测预报,结果表明,SOS微震监测系统监测质量较好,能够对能量大于26J的矿震准确定位和能量计算,同时认为,强矿震往往出现在矿震能量、次数持续攀升或持续下降的阶段。     

深井SOS微震监测系统建设与应用

为了加强深井冲击矿压预测情报有效性,介绍了SOS微震监测系统的结构、原理、布置、定位与监测信息后处理;针对采空区残余应力以及断层构造应力诱发冲击矿压的问题,以微震监测为基础,分析了不同地应力作用下可能的冲击危险。结果表明:微震活动持续不均衡活跃并呈增大趋势时有较高冲击矿压可能性;微震活动持续沉寂但矿压显现异常强烈时有较高冲击矿压可能性;微震监测系统在深井冲击危险等煤岩动力灾害的监测预报方面发挥重要作用。结论对于矿井冲击矿压监测与治理工作具有借鉴和指导意义。     

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。     

矿内-矿间微震监测技术研究

我国煤炭行业微震监测系统普遍应用于冲击地压矿井,但各矿井的微震监测系统仅对本井田内部进行监测,而对井田边界区域的定位能力和精度均较低。随着我国煤矿开采深度及强度的增加,矿间开采扰动引起的动力显现增多。研发了矿内-矿间微震监测系统,旨在实现煤矿微震监测系统之间的协作,提高井田边界的监测水平,并安装于义马煤田。该系统现场测试效果良好,主要表现为:微震系统有效监测范围增加,尤其对于井田边界区域;矿间微震使井田边界区域由台网外转移台网内,定位精度提高。矿间微震对义煤集团井田边界高位覆岩运动监测发现,井田边界附近岩体破裂范围集中在21220采空区后方,且出现较多的大能量事件。     

基于Sigma-Optimal方法的微震监测台网设计及优化

微震监测台网设计是系统能否成功应用的关键,直接决定了微震监测系统的应用效果。本文基于Sigma-Optimal方法对新疆大明矿业天湖铁矿的微震监测台网进行了设计及优化,使重点监测区域的定位误差较小且对较小震级事件具有较高的灵敏度。优化后微震监测台网的定位误差在9m左右,灵敏度可以达到-2.6矩震级,与现场应用情况一致,应用效果良好。     

冲击矿压危险源及其层次化辨识

冲击矿压发生存在冲击矿压危险源,给出了冲击矿压危险源概念;通过对微震监测技术、地音监测技术以及采动应力监测技术应用效果的对比分析,提出冲击矿压危险源的辨识是冲击矿压防治的前提;冲击矿压危险源辨识技术存在各自适用范围,对于冲击矿压危险源的搜索定位必须实现层次化。     

微震初至波在岩层中的传播路径研究

为了合理解释微震初至波在岩层中传播路径,提高微震监测系统的监测精度,从现场微震波传播异常现象出发,利用地震波基础理论,分别以微震初至波在单一岩层和过岩层分界面的传播方式及路径建立了模型,着重分析了过岩层分界面时,震源与拾震器位于同一岩层中以及位于不同岩层中微震初至波的传播路径。在此基础上,优化了微震监测系统拾震器的布置原则,通过现场校检,微震监测系统水平方向定位误差由优化前的37郾 5 m降到5郾 7 m,垂直方向定位误差由33郾 4 m降低到3郾 0 m,一定程度上解决了微震波传播异常现象。     

冲击矿压的微震预测预报技术及工程应用

介绍了微震监测系统的基本原理和监测技术,并与传统的钻探法、近距离监测手段作了对比,指出了微震监测技术具有静态、实时和大范围监测的技术优势。对微震监测的监测结果作综合统计分析,参考矿井冲击矿压的历史统计资料,是冲击矿压冲击倾向性的基本技术手段;工程实践表明,用综合指标预测冲击矿压是可行、可靠的。随着各矿井采深的加大,微震监测技术将成为深部开采地质灾害预测预报的重要监测手段。     

矿山微震震源能量表达方法与应用研究

为了克服传统微震监测预报方法采用对微震事件发生频度、数量和定位上,不能从单一的微震事件上进行判断的技术弊端。借鉴于天然地震能量理论,提出了一种建立矿山微震震源能量求解的方法,并建立了震源点实际能量与微震监测能量的关系式。研究了以炸药当量表述微震震源能量,通过炸药当量与震级的关系,基于震源能量求出矿震震级。现场研究结果表明：微震震源能量对预测矿难、预报周期来压、卸压效果评价、构造地带活化评价以及地压异常区域的确立,有着较为显著的意义。研究结果表明建立微震震源能量与炸药用药量、矿震震级的关系可以定量计算微震事件释放能量的大小,为矿山灾害的预警提供一种新的评判标准,可用于指导矿山安全生产。     

微震监测系统在矿山安全管理中的应用研究

介绍了微震监测技术在矿山安全管理中多个方面的应用,着重阐明多通道、全数字型微震监测系统在凡口铅锌矿的建立和应用情况,详细说明了该套系统的组成、监测范围及其性能,通过采用人工震源验证了其定位精度高。该系统的建立对于推动我国矿山地压灾害监测和安全管理水平有重要的意义。     

基于精密时钟同步技术的微震监测分站

研发了基于精密时钟(PTP)同步技术的KJ768-F微震监测分站。介绍了分站的软、硬件设计及精密时钟同步协议原理与实现;对分站的等效输入噪声及时间同步精度进行测试:结论表明分站的最大等效输入噪声为10.04μV;分站与授时服务器的同步精度为320 ns;分站与分站间的同步精度为120 ns。基于该分站的KJ768微震监测系统井下定点爆破试验定位误差小于10 m,定位精度满足对冲击地压矿井监测的需要。     

微震监测结果在矿图上的定位合成及应用

基于微地震监测工程,研究了将监测结果在矿图上合成的方法,并以监测实例为基础,介绍了微地震定位结果在矿图上的合成和应用方法,做出了微地震事件在工作面推进方向上的投影和在沿倾向、走向剖面上的投影图.在此基础上,研究了采场覆岩空间结构、断层活化、超前支承压力分布规律、工作面导水裂隙带发育高度与微地震事件分布的关系.结果表明：合成图简洁直观地展示了监测结果,可以在采矿工程中广泛应用.     

基于矿图的微地震事件时空域可视化处理

为了使微地震监测结果能有效地反映岩体破裂的动态过程,研究了微地震定位数据在矿图上合成显示的方法。将数字化的矿图、微地震定位数据和事故数据分别转换到大地、工作面和固定工作面3个不同的坐标系中,实现了矿图、微地震定位数据和事故数据在不同时空域中的联合处理和显示,并开发了基于矿图的微地震事件时空域可视化处理软件。现场使用结果表明:在不同坐标系中,基于矿图的微地震事件时空域可视化图件,直观地展示了微地震定位数据与岩层破裂的动态过程和特点,可以在采矿工程中广泛应用。     

金川集团二矿区超深矿井地压分布规律研究

针对金川集团二矿区深井开采（采深超过1 000 m）地压显现较为明显的现状,在井下建立了深部地压在线微震监测系统,实现了对矿井地压活动的全天候连续监测分析,提取了金川集团二矿区深部开采产生的各种微震监测信号特征、识别模型和有效岩石破裂微震信号,得到了微震事件空间活动规律,揭示了深井开采地压分布规律,有效保障了矿山安全开采。