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。     

微震监测技术及其在煤矿的应用现状与展望

微震监测技术是利用煤岩破裂产生的微震信息来研究煤岩结构和稳定性的一种实时、动态、连续的地球物理监测方法,主要包含微震传感器台网优化、微震信号识别及到时拾取、波速模型、微震波形特征、震源定位与成像、震源机制、微震监测预警等。近30 a来,微震监测技术在煤矿安全高效生产中得到了广泛应用。煤岩破坏过程中的微震波形特征、震源定位、矿震活动性规律、冲击地压微震监测预警等方面取得了一系列研究成果;在煤与瓦斯突出、突水、煤岩水力压裂、井下救援的微震监测方面进行了初步研究和探索,并取得了一些有益研究结果。然而煤矿微震监测仍然有很多问题需要进行系统深入研究,主要包含如下：煤岩不同破坏类型,特别是流体作用或参与下的微震波形信号特征;高精度的微震信号自动识别和到时自动拾取;基于微震监测的被动成像理论与技术;煤岩动力灾害前兆信息智能感知和多元信息融合监控预警体系;煤岩水力压裂裂缝微震监测与定位成像技术等。同时还应加快发展和完善具有自主知识产权的高性能、高精度、高可靠性的微震监测系统。     

露天矿无线微震监测系统建设及应用分析

我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产。微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可。通过岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析等技术形成了无线微震监测方案,在某露天矿完成了无线微震监测系统建设,采用长短时窗结合AIC方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了震源自动定位,经爆破验证,台网内震源定位误差为8.15%,台网边缘震源定位误差为8.28%,满足某露天矿危险源震源定位精度要求,实时有效地保障了矿山安全生产。     

采空区微震高精度定位方法研究

当前微震监测系统在矿山采空区震源定位误差较大,严重影响了后期的处理解释、安全评价、巷道支护设计。针对这一现状,本文采用基于迭代初值的震源定位方法得到初始定位结果,根据监测台站与重点监测区域间距、监测台站微震信号信噪比设置相应权重参数进行重定位,采用矿山现场数据进行IMS微震监测系统定位结果和本文定位结果对标,结果表明,基于迭代初值的分权重震源定位方法得到的定位结果更可靠,准确匹配矿山采动过程中危险源所在区域。     

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。     

微震技术在深部矿山地压监测中的应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,在红透山铜矿建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续实时监测。介绍了监测区域的选择及传感器的优化过程,并对微震信号的识别进行了系统分析。通过对监测数据分析发现：根据能量大小及波形差异可以很好地对微震事件和爆破事件进行区分;微震事件的定位结果能直观反映岩体内部裂隙的变化情况;微震事件频次呈上升趋势,显示地压活动逐渐增强。监测系统能够及时捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义。     

震源定位新方法中传感器的空间布置

传感器的空间布置影响微震震源的定位精度,提高微震震源的定位精度是微震监测技术研究的重要内容。基于震动波波形的震源定位新方法对于传感器的空间布置具有特定的要求,以某地下金属矿山已建有的微震监测系统为研究对象,验证传感器的空间布置对其定位精度的影响。结果表明,采用4个传感器可以满足实际应用需求,但若要获得更高的定位精度,可采用6个传感器。     

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。     

矿山微震监测中震源定位新方法的应用

微震震源空间位置是微震监测的重要参数之一,提高微震震源定位精度一直是微震监测技术研究的重要内容。提出了一种基于震动波形的微震源定位新方法,能够有效避免传统方法中由于波速引起的误差,充分利用微震监测数据,快速准确的对微震震源进行定位。在建有微震监测系统的金山店铁矿对新方法进行验证,通过爆破模拟微震源,验证了该方法的可行性。     

微震震源定位可靠性综合评价模型

微震震源定位受定位方法、微震台网布置、波速模型和到时等因素的影响,单一指标很难对震源定位结果进行全面评价,因此提出了一种包含事件残差指标、敏感度指标和触发序列指标的震源定位可靠性综合评价方法。采用改进的L1范数统计准则计算微震事件残差,并根据事件残差的取值范围确定了可评价震源定位精度的事件残差指标;根据给定波速误差后震源定位结果之间差值的大小,提出了敏感度指标,主要对定位稳定性进行评价;基于观测触发序列和计算触发序列匹配度,并结合微震台网布置和有效传感器数量,提出了触发序列指标,该指标能够同时反映定位精度和稳定性;综合以上3种评价指标,建立了微震震源定位可靠性综合评价模型。通过现场试验验证,表明该模型能够对定位精度和稳定性进行全面有效评价,评价结果可以作为衡量微震监测系统定位可靠性的实用依据。     

煤矿微震监测技术现状与发展前景

微震监测技术是一门新兴的地球物理实时监测技术,其研究工作主要集中在微震震源定位方法和微震信号初至拾取两个方面:定位方法以经典的Geiger法以及在此基础上发展的各种线性、非线性微震震源定位方法为主;STA/LTA法、AIC法、分形维数法和小波变换法是微震信号初至拾取的主要方法。目前,矿山领域将微震监测技术主要用于冲击地压、突水等灾害的预测预报;矿山微震监测技术在提高震源定位精度、数据精细化处理等方面还有待加强,从基础理论研究、数据信号处理和仪器研发等方面对矿山微震监测技术进一步研究和发展方向进行了展望。     

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.     

金属矿山深部巷道掘进期间地压监测系统和活动特征分析

为研究金属矿山深部巷道掘进期间围岩地压显现特点,在深部生产区域构建微震监测系统,观测巷道掘进过程围岩微震活动的时空特征,进一步研究了巷道围岩不同位置微震活动率的原因。结果表明：巷道掘进过程中微震事件矩震级范围主要集中在-4.37~0.063,微震事件矩震级平均值为-2.08,微震事件的能量释放较低。微震事件主要分为3个区域,分别为受断层构造影响的区域、受已有巷道施工爆破影响的区域及距离掘进巷道相对较远的区域;围岩体中累积视体积成核及视应力集中区域位置随着巷道掘进过程而改变,距离断层越近累积视体积成核及视应力聚集程度较高,距离断层越远累积视体积成核及视应力聚集程度发生明显降低;微震监测系统能够定量监测掘进巷道围岩体破裂情况,并能实时获取围岩体微震事件的演化规律,较传统岩体监测技术具由非常大的优势。     

煤岩体水力压裂裂缝微震监测软件开发研究

针对煤岩体水力压裂诱发波形到时拾取不准、裂缝定位效果差的问题,研究提出了STA/LTA与AIC联合到时拾取方法及单纯形定位方法。在搭建软件总体架构的基础上,采用python言语与Visual Studio Code编辑器,将波形到时拾取、震源定位算法及相应功能程序化,设计开发了煤矿煤岩体水力压裂裂缝微震监测软件。在实验室内开展原煤真三轴水力压裂实验,将采集的数据输入软件,进行波形到时拾取与破裂源定位,验证该软件的可靠性与先进性。结果表明：该软件可拾取波形的精确到时,进行破裂定位,达到了刻画煤岩体水压裂缝空间形态的目的,这对于现场水力压裂裂缝监测及优化设计压裂方案具有重要意义。     

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。     

基于微震监测技术的断层活化规律及预警研究

为更好地研究自然崩落法开采过程中断层活化及顶板冒落规律,并在顶板发生大范围崩落前进行有效预警,利用微震监测技术对岩体活动进行监测。发现大部分微震事件发生在断层附近,且生产过程中主要断层附近岩体破裂较为严重。基于微震监测数据分析得出顶板大范围崩落前兆信息,提出衡量岩体内部损伤程度的能量指数与累积视体积之比EV值,并基于归一化处理量化EV值下降程度,成功对现场顶板冒落进行了预警。