矿山地震监测台站的空间分布研究与应用

为了提高矿山地震定位精度,在分析定位误差产生原因的基础上,研究了矿震监测台站的空间分布,提出了台站空间分布准则。研究表明,定位误差主要来自于随机定位误差和系统偏差。在给定速度模型时,随机误差由地震波到时准确性和震中与观测站间的几何图形来决定。通过在北京昊华能源有限公司木城涧煤矿的实际应用表明,该方法有效地提高了矿震定位的精度。     

矿井配电网无功补偿优化的应用研究

根据矿井高压配电网的特点,用数学分析方法确定补偿容量和最优分布,又从考虑预想事故的约束条件下对矿井配电网进行无功补偿和线路优化,达到经济安全和可靠性。经对不同类型矿井进行无功补偿的改造,明显提高了效益。     

冬瓜山矿山地震活动的时间分布规律研究

矿山地震是由于人工开采活动引起的地震,有关岩爆倾向的硬岩金属矿山方面的矿震研究却很少.以冬瓜山微震监测数据为基础,分别从矿震事件数、震级大小以及定量地震参数时间分布进行了研究,得出了矿震的每时、每天分布特征、震级大小以及累积体积和累积矿震能量的时间分布特征,为金属矿矿震监测和控制提供了参考.     

非线性规划法在矿井高压配电网无功补偿优化中的应用研究

根据矿井高压配电网的特点,用非线性规划法对矿井高压配电网的无功补偿进行优化,建立无功补偿的目标函数和约束条件,确定了无功补偿的最佳容量及其最优分布。经不同类型的矿井应用表明,其理论与实际运行结论能较好地吻合。无功补偿效益明显提高,减少的线损率约为46％,投资咽收年限约为1a。     

基于GIS的地浸矿山优化布置研究

利用GIS空间分析技术,通过对地浸矿山的地理信息进行分析,筛选出矿山可能存在的最优化厂址,达到排除矿山前期选址的盲目性,减少投资,降低矿山日常运营费用的目标,为建设高效、低耗、绿色的地浸矿山提供技术支持。通过某地浸采铀工程的实际应用,对采冶设施的位置进行了空间分析,推演出了水冶厂等设施的最佳位置。     

Integrated real-time roof monitoring

CSIRO has recently developed a real-time roof monitoring system for underground coal mines and successfully tried the system in gate roads at Ulan Mine. The system integrated displacement monitoring, stress monitoring and seismic monitoring in one package. It included GEL multianchor extensometers, vibrating wire uniaxial stress meters, ESG seismic monitoring system with microseismic sensors and high-frequency AE sensors. The monitoring system automated and the data can be automatically collected by a central computer located in an underground nonhazardous area. The data are then transferred to the surface via an optical fiber cable. The real-time data were accessed at any location with an Internet connection. The trials of the system in two tailgates at Ulan Mine demonstrate that the system is effective for monitoring the behavior and stability of roadways during longwall mining. The continuous roof displacement/stress data show clear precursors of roof falls. The seismic data (event count and locations) provide insights into the roof failure process during roof fall.     

Laws of spreading and operational evaluation procedure for induced seismicity in mines and in mining areas

The scope of the article encompasses features of natural and induced seismicity and the change in frequency plots when natural seismicity turns into natural-and-induced seismicity in mining areas and when induced seismicity becomes natural-and-induced seismicity in mines. It is shown how induced seismicity is connected with the subsidence of overlying strata in mines—seismic process propagates together with the subsidence but seismic activity lowers in the time of maximum subsidence and intensifies when subsidence ceases or decelerates. The authors lay emphasis on estimates of seismic activity in mines and give details of an integrated index F procedure tested in mines and adjusted within the 10 year-long period of application.     

深井硬岩矿山采场结构参数优化的数值模拟研究

本文利用有限元数值分析软件对深井硬岩矿山采场高度为80m,跨度分别为15m、20m、25m、30m四种工况下的采场稳定性进行了优化数值模拟研究,定量地计算和分析不同跨度下采场围岩的应力、位移和拉应力区的分布状况,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究结果表明:在深井硬岩矿山中,当采场高度为80m,采场跨度为20m时,采场围岩的受力状态与整体稳定性较好。研究结果给深井硬岩矿山采场设计提供了新的思路和方法。     

金属矿地下采空区探测、处理与安全评判

我国大多数金属矿山都不同程度的存在地下采空区,且隐患较多,严重危及矿山安全生产．采空区探测方法目前主要有：高密度电阻率法、地震映像法、探地雷达法以厦激光3D法等,采空区处理可以采用尾砂肢结充填法和地表强制崩落法,利用微震监测系统可对采空区的异常行为进行实时监测．根据岩石力学理论和三维数值模拟计算,结合我国一些金属矿工程实例研究,提出了地下采空区顶板稳定性的综合安全评判方法．为了确保有复杂地下采空区的金属矿山的安全开采,建议建立对采空区从探测,监控,处理到数字化安全评判的一体化管理体系．     

煤矿采空区无损探测方法研究

随着煤矿的兼并重组以及资源整合,致使小煤矿采空区成为煤矿安全开采的突出隐患,为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用无损探测（综合物探）法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

矿山井巷掘进爆破参数优化设计及其三维可视化研究

针对矿山井下掘进爆破参数设计工作量大、二维图纸不直观等现状,开展了巷道掘进爆破参数优化设计及其三维可视化研究。首先利用粒子群优化算法与神经网络算法,建立了井巷掘进爆破参数优化设计模型,计算获得了待开挖巷道的最佳爆破参数;其次依据爆破钻孔参数及其特点,提出了爆破钻孔三维模型的参数化表征方法,形成了基于参数化的钻孔三维模型自动构建方法;最后以优化设计的爆破参数为基础,自动生成了爆破钻孔三维模型（含装药结构等细节）,实现了钻孔三维模型的旋转、缩放、图层显示等交互操作。以山东某矿为工程背景开展了相关研究,结果表明：由优化模型得出的爆破参数与成功案例爆破参数相比误差小,对比指标MAE、RMSE、R2分别为0154、0096、0914;所构建的爆破钻孔三维模型质量高,可直观描述爆破钻孔空间分布、装药结构等信息。     

爆破参数智能设计的T-S模糊神经网络方法

针对地下矿山爆破参数设计的工作繁琐、任务量大等问题,建立基于T-S模糊神经网络的地下矿山爆破参数智能设计模型,实现爆破参数快速、智能设计。以某矿山地下矿中深孔爆破为研究对象,收集大量矿山现场实测数据,以抗压强度、抗拉强度、初始弹模、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、孔底距和排距为输入量,利用BP神经网络和T-S模糊神经网络,建立不同的地下矿山爆破参数预测模型,结果表明,T-S模糊神经网络具有更高的准确性以及更快的运行时间,能够更好地表达地下矿爆破参数与主控因素之间的非线性关系,网络预测值与目标值的均方误差达到1.375 9×10^-5,模型预测效果最佳,为矿山地下矿爆破参数设计提供了参考依据。     

矿震震波传播规律的三维模型及其应用

针对目前矿震震波的传播模型尚不完善这一问题,通过分析矿震产生的机理,对矿震进行分类。同时建立矿震发生的三维激振模型,进而导出矿震波的传播模型。通过在矿震监测系统的应用表明,该模型有效提高了震级计算和定位计算的精度。模型的建立解释了矿震发生的机理。     

基于U-Net深度神经网络的地震数据去噪研究

在能源和矿产资源开采中,大规模采空区塌陷不仅威胁了矿区工人和设备的安全,同时也制约了矿区的经济效益。当前,地震波反射法是探测隐伏采空区的一种常用方法。但在实际探测过程中获取的地震数据往往含有大量随机噪声,这些噪声会为后续数据处理和成像环节带来较大干扰,因此对数据进行随机噪声压制和去除通常是地震数据处理的首要工作。采用改进后的U-Net深度神经网络作为去噪手段,在输入端除了加入一层含有高斯白噪声的地表激发地表接收的多道地震信号外,另一层则添加深度加权信息以充分挖掘深部反射信号。在中间层,通过压缩通道提取数据特征并通过扩展通道还原数据细节信息,构成由含噪数据到去噪数据的非线性映射,最终输出去噪结果。该网络的数据集由随机生成的大量地质模型正演数据组成,在GPU环境下使用Pytorch进行训练,并将最终结果与传统F-X滤波结果进行对比。结果表明:从多人主观打分评价以及基于结构相似性指标和信噪比指标的客观评价结果来看,采用U-Net深度神经网络得到的数据去噪效果明显优于传统F-X滤波结果。     

矿山公园空间组织与产业化发展模式设计

矿山公园作为矿山生命周期的延续,可以缓解矿业城市资源枯竭导致的一系列社会、生态经济问题。不同地区的矿山公园建设由于在空间组织和建设方面的理念不尽相同,产生了不同的效果。以新兴的国家级矿山公园--南京市冶山矿山公园作为研究对象,探讨矿山公园的空间组织和产业化发展可行性。对公园空间组织进行分析,基于资源分布特征,提出矿山公园功能分区和矿业遗迹景观分区2种模式,同时论述了公园内部景区协调模式;探讨了旅游产业化建设对其他各产业的推动作用,解决了矿山的经济可持续问题,结合其资源特性,设计矿山公园独特的产业化的发展模式,对其社会效益、生态效益、经济效益进行评价;对矿山公园产业化生态恢复提出了可行的建议。     

爆破参数的BP神经网络优选及验证

爆破矿石块度大小及其均匀程度是反映爆破效果好坏的关键指标,它不仅直接影响采矿作业后续工序如装载、运输等设备工作效率和磨损程度,还严重影响采矿成本.因此利用BP神经网络对开阳磷矿的凿岩爆破参数进行优选,以排距、孔底距及炸药单耗作为输出结果,以国内同类矿山作为训练样本进行练习,计算得到了最优爆破参数,并根据最优爆破参数进行了现场试验验证,结果显示大块率有了明显的降低,因此这种方法由于良好的发展前景.     

采动影响下逆断层冲击地压矿震时空分布规律分析

为了分析开采扰动下逆断层冲击地压矿震活动时空分布规律,根据G-R地震活动幂次分布规律,结合现场微震监测数据与数值模拟方法,通过矿震活跃度b值以及地震矩值M 0对井下矿震活动分布规律以及高震级事件能量释放水平进行了分析。研究结果表明:在时间跨度上,井下矿震事件频次分布规律符合G-R分布规律,b值越小,高震级矿震事件在整个矿震事件中频次越高,对工作面冲击危险性影响越严重。b值受原岩应力、开采扰动、断层性质的影响:最大与最小主应力差值越大、开采速率越快、断层倾角越小、落差越大,b 值越小;逆断层地震矩M 0在空间分布上有着明显的差异性。靠近高位岩层附近断层面区域的地震矩值为整个断层面上的峰值区域,随着工作面不断逼近断层面,断层面上的高峰值区域会不断增大且向下部区域蔓延,使得整个断层面上的地震矩不断增大。断层面地震矩值的增大意味着可释放能量水平不断提高,对工作面造成的扰动也会更加剧烈,进一步增大冲击地压事故的危险性。     

9. Microseismic activity associated with hydraulic mining

Microseismic activity induced by the hydraulic mining of steeply inclined coal seams has been monitored in order to clarify the strata mechanics of hydraulic mining. A mine-wide seismometer network detected 652 microseismic events, with local magnitudes greater than −2.5, during mining of the panel which is situated at 1000 m below the surface. The largest microseismic event with a local magnitude of 0.1 was felt both on the surface and underground. The magnitude-frequency relation of seismic events followed Gutenberg-Richter's formula, in which the b-value was estimated as 0.92. The seismic energy release rate varied with face advance due to changes in the mining geometry and configuration. A majority of hypocentres concentrated on the coal pillar which had been left in the old workings and was bounded by the active mining panel. Another group of seismic foci clustered on a pre-existing fault which runs through the border of the panel. The other events were distributed around the coal face and moved with the face advance. The spatial distribution of the seismic energy suggests that microseismic activity associated with hydraulic mining is mainly induced by collapse of coal pillars and fracture of the front abutment of coal face, and also partly caused by the roof caving into the goaf and by floor heave.     

Low-magnitude seismicity monitoring in rocks

The authors calculate possible errors in characterization of low-magnitude seismicity sources using the Brune model and methods of identification of seismic event energy class and local magnitude. The adequacy of the model has been proved by comparing its results with the recordings of seismic vibrations in the North Ural Bauxite Mine. The errors due to the drastic distortion of the emission spectrum become significant at the distance of 1000 m from the emission source and grow as the distance increases. Cases of great deviations from the similarity law are analyzed based on the actual seismic monitoring in the North Ural Bauxite Mine, in mines in Poland, Finland and Canada, as well as in water basins. It is shown that phenomena due to physical difference of various size fracturing dynamics do not radically change a seismic source capacity. Other causes, due to instrumentation shortcomings or incorrect data interpretation, may result in overestimated seismic energy and scaling-up of low-magnitude seismic events.     

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.