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。     

深井矿山岩爆灾害微震监测技术应用研究

会泽矿区深部矿体资源埋藏深度达1000m,原岩应力较大,矿体赋存于10余条断层所控制的破碎带中,开采条件十分复杂.根据矿山实际情况建立了一套24通道微震监测系统,建立的数字化多通道微震监测系统具有先进和丰富的地震学定量分析和可视化解释功能.采用人工爆破震源对微震监测系统的定位精度进行了3次测试,监测范围内的震源定位误差为3.16～6.78 m,达到了预期目的.在现场监洲数据的基础上,对微震事件b值时序特征、震源应力降及微震势体积等参数进行了分析,揭示了采动应力场与微震活动性之间的时空内在联系,提出了以微震势体积一阶差分的变化计算岩体安全系数,统计得出了岩体安全系数与岩爆活动的相关关系.     

基于微震监测系统的矿山微震活动规律研究

矿山动力灾害事故频发,造成了大量的人员伤亡和经济损失。针对微震活动规律复杂、扰动区域大,传统微震监测系统监测范围有限、定位精度低和数据处理慢等问题,文章提出将KJ549微震监测系统应用于矿山微震活动规律的监测中。以河南某矿为施工地点,在3号煤层运输巷和行人下山各布置6个检波器,实现了整个待采区的全范围、实时、连续监测;对监测数据展开了精细化处理并进行了微震时间序列(时间-能量、时间-频次、时间-冲量)分析;基于处理分析结果绘制了破裂分布云图、冲量云图和应力场云图,实现了矿山微震活动特征展示;根据分析结果采取了合适的应对措施,有效预防了事故的发生,避免了人员伤亡和经济损失,实现了矿山安全生产。研究结果为该煤矿解决了实际生产问题,验证了KJ549微震监测系统在矿山微震监测中的实用性,为矿山微震监测开辟了新的思路,提供了有效的技术支撑和先进的监测设备。     

煤柱稳定性的微震监测研究

 为了监测李雅庄煤矿深部采区采场及覆岩运动,建立了SOS监测系统,采用“D值理论”方法,在李雅庄煤矿深部采区布设11个监测台站,给出了井下波速测定方法,对李雅庄煤矿深部采区工作面覆岩运动进行研究,发现受采动影响工作面煤柱及覆岩在高应力作用下,发生大量微震事件,煤柱表现出不稳定性。根据覆岩的层状结构建立了煤柱及其顶板覆岩的力学模型,分析了煤柱覆岩破坏的机理。利用微震系统监测煤柱及顶底板岩层活动,为煤柱的稳定性进行了评价。     

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。     

基于微震监测的大范围破裂矿柱稳定性评价

柿竹园矿大范围破裂矿柱回采进行大爆破施工前,对装药区域的稳定性的监测与评价是确保大爆破施工安全与顺利实施的重要工作。基于柿竹园矿大范围破裂矿柱微震监测实例,详细分析了大范围破裂矿柱产生的原因,根据出矿对破裂矿柱稳定性的影响及微震监测结果,对破裂矿柱稳定性状态进行了评价。说明了微震监测能较准确地对破裂矿柱的活动状态进行监测,根据监测结果可以对破裂矿柱的稳定性状态进行较准确的评价与预警,为大爆破的施工与顺利实施提供了保障。     

矿山微震震源机制的初步研究

矿山微震震源机制是揭示和认识矿震发生机理,从事矿山微震监测预报、矿震灾害防治的基础和前提,也是从事矿震研究的理论基础之一。根据完整岩石破裂机理,从刚度理论的角度论证了岩石动力破坏的理论条件;在总结矿山常见的岩体破坏类型的基础上,对几种基本的矿震机制进行了全面的论述。     

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。     

微震监测系统在望峰岗矿的应用研究

望峰岗矿井通过"ESG"微震监测系统对512(5)工作面上覆岩层的微震活动实施全天候连续监测,根据对震源定位和能量分析,为煤与瓦斯突出的预警预报提供了新的手段.     

基于微震技术的矿山地压活动监测及预警研究

针对传统微震监测系统安装复杂、监测范围有限、定位精度低、处理速度慢等问题,利用一种新型的 微震监测系统（KJ549 微震监测系统）进行了矿山动力灾害（岩爆等）监测预警研究。以山东某金矿 19 中段（-590 m）和 20 中段（-630 m）为例,结合深部地压活动现状与现场施工状况,在两个中段各布置了 6 个检波器,实现了对 整个待采区的全范围、实时、连续监测。基于高精度微震定位,实现了对微震数据的多维度展示和统计分析。同 时,结合试验现场地质与采掘活动情况,对潜在危险区域进行了圈定和危险等级划分,并提出了应对措施。研究表 明：该矿受采掘、爆破、行车等采矿活动的影响,10 号线西穿脉到 34 号线西穿脉范围内有 4 个高危险潜在区域,这 些区域应作为重点关注区域,针对高危险潜在区域,应加强监测和现场巡查,及时发现问题、解决问题。研究成果 为该矿解决了地压监测困难等实际生产问题,为矿山人员和设备提供了安全保障,并且验证了 KJ549 微震监测系 统在矿山地压监测中的适用性,对于实现矿山动力灾害监测预警具有一定的参考价值。     

基于微震监测技术的深部采场采动规律研究

冬瓜山铜矿是目前国内开采最深的金属矿山之一,岩石具有典型的岩爆倾向性。为了掌握岩爆发生规律,并及时采取有效安全控制措施指导矿山安全生产,矿山引进了南非ISS公司的微震监测系统,实现了对采矿引起的岩体应力、应变状态的实时监测。本文简单介绍了冬瓜山铜矿首采区的地质条件、采场结构及微震传感器的空间布置。在前期处理波形和事件聚类分析研究基础上,与生产活动相对应,采用地震参数对采场开采过程中不同阶段的应力变化规律进行了对比分析研究,并结合矿山实际的破坏事件,进行了针对性分析研究。研究成果为后续相邻采场开采及隔离矿柱稳定性的控制策略等提供依据。     

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。     

基于微震监测技术的采空区周边巷道稳定性研究

运用微震监测技术对承德铜兴矿业下三中段采空区周边主巷道顶板裂缝区域进行监测,监测过程中有效预警了该区域发生的顶板冒落事件,通过对微震监测数据验证分析,可知监测区域内微震事件聚集程度以及微震事件数量变化、微震事件能量指数、岩体累积视体积与能量指数时间变化均可用于后续对承德铜兴矿业采空区周边巷道岩体稳定性分析与地压灾害危险预警的参考。     

某矿微震监测系统设计与台网精度分析

2013年9月23日夜间,某矿采区所属综合井、东风井上部采空区发生大面积垮塌,波及范围上至地表、下至综合井五中段(175m水平),垂直深度达400余米。本文选择微震监测手段对其进行采空区稳定性实时监测,在该矿采区综合井与竖井之间设计3个数据采集基站和12支微震传感器共同组成监测台网。并通过对矿体的移动带分析,进一步确定了监测点的布置位置处于移动带以外,可保证监测系统建设时的施工安全。最后对所设计的监测台网进行精度分析,从分析结果看出,微震监测台网可以满足监测需求。     

基于应力分析的微震监测系统构建与应用研究

为使东升庙铅锌矿采空区微震监测系统更好服务于矿山,运用FLAC~(3D)模拟开挖900~1000m和850~900 m中段矿体(除8~#矿柱)。根据模拟结果,确定重点监测区域为900 m中段以上8~#间柱附近的上盘围岩、900 m中段以上11#采空区上盘围岩和980 m中段以上2#采空区上盘围岩。基于应力分析结果,合理构建19通道微震监测系统,对采空区上盘围岩实施全天候监测。通过微震活动日分布图可知微震活动性与矿山生产活动具有一定相关性。对10月23日—11月6日期间内立方体岩体的能量释放率和分形维数随时间变化的规律进行研究。结果表明:分形维数可以预示大微震事件的发生;分形维数快速下降现象可以作为预警特征,提高微震监测系统对采空区上盘围岩监测预警的准确性。     

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。     

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。     

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EEMD方法的地下矿山微震信号去噪研究

对地下矿山实时在线监测的微震信号进行微震事件特征提取和识别分类研究时,识别的效率往往取决于训练样本和测试样本的质量,为提高数据样本的质量,去除信号中掺杂的噪声,采用聚合经验模态分解(EEMD)方法对地下矿山微震信号进行预处理。通过采用EEMD分析方法对矿山微震信号进行预处理,获得从高频到低频铺展的一组固有模式分量(IMF)及一个残余分量,通过计算各分量能量占比把IMF中的噪声部分及残余项去除,再将包含矿山微震信号主要信息的剩余分量进行重构,从而得到去噪后的微震信号。通过信号仿真实验及实例分析,对比小波预处理方法,结果表明:该方法利用EEMD自适应分解的特性不但克服了小波阈值和分解函数选取困难等弊端,而且能显著提高信号的信噪比,较好地保留了信号形态,获得较为理想的去噪效果。     

基于台网布置动态修正和岩体波速动态计算的微震监测方法研究

针对矿山开采不同阶段因岩体空间结构、应力分布、各向异性等变化引起微震监测误差,本文提出了一种基于台网布置动态修正和岩体波速动态计算的矿用微震监测方法,采用动态计算岩体波速,弥补矿山采掘过程中岩体参数变化引起的波速误差,利用动态修正台网布置和岩体波速,实现高风险源的针对性监测,从而进一步提高微震监测及分析的准确性。