深井多煤层联合开采微震类型研究
深井开采微震活动容量维D_f变化特征
第32卷第11期2010年11月北京科技大学学报Jou rnal of U niversity of Sc i ence and T echno l ogy B eijingVo.l 32N o .11N ov .2010深井开采微震活动容量维D f 变化特征王春来1)吴爱祥1)刘晓辉1)李 瑞1)吉学文2)1)北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083 2)云南驰宏锌锗股份有限公司,曲靖654211摘 要 根据会泽铅锌矿复杂地质状况,建立了一套24通道全数字微震监测系统,对深部岩体开采诱发微震事件进行监测,得到岩体随开采过程诱发微震事件的参数,包括b 值、震级和事件数等.推导出b 值与容量维D f 之间的关系式为D f =2b ,分析了容量维D f 随时间变化和采场垮冒的关系.分析结果显示:岩体失稳破坏和D f 值变化密切相关.随着开采扰动变化,由应力集中引起局部岩体裂纹压密、萌生和扩展,D f 表现为增加后保持相对平静的现象,表明岩体裂纹的粗糙度在增加;一旦岩体破坏引发动力灾害,D f 值急剧下降,表明岩体裂纹的粗糙度在降低,岩体破坏加速;结合现场实践,分析得出D f 值越小,发生岩体破坏的概率越大.关键词 金属矿山;深井开采;岩体失稳;微震监测;容量维分类号 TD 324+ 2V ari ati on characteristics of capacity di m ension D f w ith m icroseis m icity i n deepm ini ngWANG Chun lai 1),WU A i x iang 1),L IU X iao hui 1),L I Rui 1),JI Xue w en 2)1)S c h ool of C ivil and E nvironm ental Engi neering ,Un i versit y of Science and T echnology B eiji ng ,Beiji ng 100083,Ch i n a 2)Yunnan c h i h ong Zn &G e Co .Ltd .,Qu ji ng 654211,C h i naAB STRACT Based on co m plex g eo log ica l cond iti ons i n H uize L ead &Z i nc M i ne ,a d i g ita l 24 channe lm i crose is m ic m on itor i ng sys te m w as estab lished to m on itor m icro se i s m i c events i n deep m i n i ng .In the m onitor i ng pe ri od ,m icroseis m i c para m eters w ere recorded such as b va l ues ,m agn itude and the nu mber of m i crose is m ic events .T he re lati on of D f =2b was deduced be t w een capac ity di m ens i on D f and b va l ues .A fte r analyzi ng the m onito ri ng da ta ,t he chang es of D f va l ues w i th ti m e and stope co llapse w ere deter m ined .T he re s u lts sho w t hat rock m ass fail ure is c l osely related w ith D f values .W it h the change o fm i n i ng dist urbance ,the stress concentration of l o ca l rock m ass i nduces crack co m pacti on ,i nitiati on and propaga ti on ,m ean ti m e t he D f va l ues i ncrease and then stay re lati ve l y qu iet ,m ean i ng that the crack roughness o f rock m ass i s increasi ng .O nce dyna m i c disasters are caused by ro ck m ass fa il ure ,t he D f va l ues ab ruptly decrease ,w hich m eans that the crack roughness o f rock m ass reduces and it leads to t he acce lerati on o f rock m ass instability .Co m bi n i ng w ith site exa m i nati on ,it i s concluded t hat the probab ility of rock fa ilure i ncreases w it h decreasing D f va l ues .K EY W ORDS me tal m ine ;deep m i n i ng ;rockmass i nstab ility ;m i crose is m ic m onitor i ng;capac ity di m ensi on收稿日期:2009-08-25基金项目:国家 十一五 科技支撑计划资助项目(No .2006BAB02A01)作者简介:王春来(1976!),男,博士研究生,E m ai:l ts w c@l 126.co m;吴爱祥(1963!),男,教授,博士生导师随着浅部金属矿产资源即将消耗殆尽,目前我国约有1/3的金属矿山已经或即将进入深部开采.由于开采深度的增加,矿山回采将遇到高应力、大变形等一系列地压问题,这些问题是造成深部开采动力灾害的主要因素.矿山开采扰动过程中,岩体应力场诱发的微破裂萌生、发展、贯通和断裂等岩石破坏失稳过程,伴随破裂发展过程产生微震事件[1].目前,对于矿山动力灾害监测预报,采用微震监测和声发射监测是国外广泛应用于深井开采动力灾害预测预报的基本手段[2].在国内,2004年凡口铅锌矿从加拿大引进井下微震监测系统[3-4];山东科技大学与澳大利亚联邦科学院联合,就煤矿灾害的预测及防治工作进行科技攻关,设计了井下微震定位监测系统,用于实时监测岩体破裂及灾变过北 京 科 技 大 学 学 报第32卷程[5];2005年冬瓜山铜矿引进了南非I SSI 公司的I SS 地震监测系统,建立冬瓜山铜矿微震监测系统,对深井开采首采区的地震活动进行连续监测[6];2007年8月云南驰宏锌锗股份有限公司会泽采选厂引进了南非ISSI 公司的24通道全数字型I SS 地震实时监测系统,应用于复杂富水条件下深部开采诱发动力灾害预测预报,实现了高地应力、复杂富水等多因素条件下岩爆、突水等动力灾害的安全监测[7-10].早在1944年,围绕着全球较大震级的天然地震活动,各国地震学家进行了深入细致的研究,Gutenberg 和R ichter 提出了被公认为地震学基本关系式的Gutenber g-R ichter 关系式,即古登堡与里克特震级-频度关系式[11].几十年来,基于该式已经取得了一些研究成果.天然地震是由地壳内部板块运动造成的,而矿震是由人为扰动岩体使应力重分布造成的.如何利用有效的微震活动性参数以达到准确预报矿震的发生则显得尤为重要,目前还没有成功的经验可以借鉴.利用微震监测系统可以获得一定监测区域、一段时间和一组微震事件的随机变量参数,得出微震事件发生的震级-频度关系,分析微震事件震级大小及分布状态,掌握微震活动参数b 值的分布特征,利用非线性理论对发生动力灾害时的b 值进行研究,从而通过微震监测数据获得岩体微破裂的分布状态,判断潜在的矿山动力灾害活动规律,进而实现预警.因此,开展深井开采诱发微震事件活动性参数b 值与容量维D f 之间的关系研究,揭示岩体失稳破坏和D f 值分布特征的关系具有非常重要的意义.1 微震监测系统构建结合云南驰宏锌锗股份有限公司会泽采选厂8号矿床赋存条件、回采计划、开采方案、现有工程布置以及微震事件定位精度要求和未来系统通道扩展,确定了由四套QS(quick seis m o m eter)系统、采用24通道全数字型微震监测系统(图1).本监测系统由地表监测站、井下数据交换中心(Equix)和信号采集传感器三部分组成.通过QS 系统的传感器采集微震信号并进行前置放大,经信号传输电缆传至井下数据交换中心,由光纤转发器传输至地表监控室,通过J M TS 和J D i 等软件进行微震信号三维立体可视化分析处理[7-10].图1 会泽铅锌矿微震监测系统F i g .1 M icrosei s m ic monitori ng syste m i n H u ize Lead ZincM i ne2 深井开采诱发微震动力灾害8号矿体回采深度达1280m.8号矿体地质赋存条件复杂,附近岩体容易产生脆性断裂.因此,在8号矿体回采过程中存在开采扰动诱发动力灾害的危险.由于1451m 中段以上回采结束,即将在1331m 和1391m 两个中段同时向上回采,所以回采的重点是8号矿体的1331~1451m.2007年8!12月采场发生垮冒情况记录如表1所示.表1 采场垮冒记录Table 1 R ecord of s t ope collapses序号时间地点垮方量/t 坐标(x ,y,z )12007-08-09夜班8号矿体1511m 中段3号盘区5号矿房200(9610,4126,1574 5)22007-09-06夜班8号矿体1499m 分段3号盘区3号矿房400(9600,6150,1499)32007-09-12夜班8号矿体1487m 分段2号盘区9号矿房100(9650,6160,1496)42007-10-10夜班8号矿体1565m 分段2号盘区进路150(9715,6110,1574 5)52007-10-17夜班8号矿体1451m 中段3号盘区下盘南端沿脉进口位置150(9590,6130,1499)62007-11-20夜班8号矿体1499m 分段15分层3号盘区100(9610,6130,1499)72007-12-07夜班8号矿体1499m 中段15分层7号矿房150(9640,6140,1499)82007-12-13白班8号矿体1499m 分段1号盘区3号矿房100(9620,6200,1499)注:x 坐标省略了前三位数字,y 坐标省略了前两位数字.∀1380∀第11期王春来等:深井开采微震活动容量维D f 变化特征3 微震活动过程容量维变化特征3 1 震级-频度关系许多观测表明,由开采扰动诱发的微震事件与天然地震事件遵循同样规则,在这两类地震活动性分析中,遵循Gutenberg 和R ichter 所引入的震级-频度关系,一般用对数形式表示为:l g n (M )=a -b M(1)式中,M 为起算震级,n (M )为统计区域内一定时期发生的M 到M +d M 的微震次数,两个未知参数a 、b 对一定监测区域而言是常数.a 描述了监测区域微震活动的总体水平,与起算震级以上的微震事件总数有关,称为微震活动性参数;b 为描述微震大小分布的参数,通常接近1.式(1)表达了在一给定的时间段里小震个数与大震个数的相对数[11].该关系式适用于一个微震监测区域所有的震级范围.图2中空心点和实心点是是现场监测数据,空心点表示该时间段内震级小于起算震级M =-1 0事件个数分布,实心点表示该时间段震级大于起算震级M =-1 0事件个数分布,直线为震级大于起算震级M =-1 0事件的震级-频度关系,曲线为该时间段大于起算震级M =-1 0震级的事件拟合[8].图2 震级和微震事件数关系F i g.2 R el ationsh i p bet w een m agn i tude and t h e num ber ofm i croseis m i c even tsb 为微震活动性参数,表示大小震级事件发生的比例关系,物理含义是一个监测区域内的b 值变化表征该统计地区岩体介质破坏发展的状态.b 值变化和地震发生活动过程有关[12-13].计算b 值的前提条件是该监测系统在统计区域内某时间段具有一致、统一的监测能力,并且在该监测地区范围内能监测到相同的某个下限震级以上的所有地震.3 2 微震活动性参数b 值与容量维D f 关系分析H irasa w a 认为在恒定的短时间内,单位幅度的声发射事件的最大振幅与裂纹体积关系为:A #V 23v (2)式中,A 为事件最大振幅;V v 为产生一个声发射时间的裂隙体积,即损伤破坏的体积.对于直径为r 的只产生一个事件的微元体,单个声发射事件的振幅值为:A #r 2(3)式中,r 为事件微元体直径.根据文献[14],事件数N 表示为:N #r-2b(4)式中,N 为事件数.于是根据容量维的定义[15-16],得:D f =li m r ∃0l n N (r )l n 1r =2b (5)式中,D f 为容量维.从式(5)可以看出,容量维是微震活动性参数b 值的2倍.3 3 深井开采微震活动过程容量维D f 值分布特征利用微震监测系统,可以得到微震事件发生的时间、震级、a 值和b 值等数据.结合表1现场发生微震灾害,图3为2007年8月2日至2008年1月10日8号矿体回采微震监测事件活动性参数D f 值的分布情况.图3 采场垮冒与D f 值随时间变化关系Fig .3 Rel ati on s of st ope coll ap s e and change i n D f val ues w i th ti m e从表1和图3中发现采场垮冒微震事件活动容量维D f 值分布特征:(1)当D f 值呈增加趋势时,采场相对平静,无动力灾害产生.自2007年8月2日至8日及11月8!19日,均无采场发生垮冒等动力灾害现象.D f 值增加,表明岩体裂纹的粗糙度在增加,在此期间岩体处于裂纹压密、扩展过程,小震级事件在总事件中的比例比大震级事件大,即D f 值的增加不会引起岩体动力失稳破坏.(2)当D f 值急剧下降时,采场容易发生动力灾害.自2007年8月9日至9月12日、10月10日至10月18日及11月20日、12月7!13日,均发生采场垮冒等灾害,说明一旦裂纹扩展贯通,形成动力失稳时,D f 值下降,表明岩体裂纹的粗糙度在降低,加速了岩体破坏速度,大∀1381∀北 京 科 技 大 学 学 报第32卷震级事件在总事件中的比例比小震级事件大,既D f 值的降低容易产生岩体动力失稳破坏.(3)当D f值表现为平静期时,岩体相对平静.自2007年9月27日至10月7日、11月29日至12月6日,岩体没有发生破坏,说明岩体在D f值为相对平静期时,岩体裂纹扩展平稳.(4)当岩体发生破坏时,D f值下降,而后D f值表现为增加或相对平静期.(5)当D f值越小产生的岩体动力失稳破坏越大;反之,D f值越大发生岩体动力失稳破坏越小.由表1可知2007年9月6日采场垮方量为400,t而图3中显示D f值为较低值1 398%0 18.综上所述,岩体破坏时D f值下降,而后D f值表现为增加或相对平静,这表明随着容量维的增大,岩石断裂面的粗糙度越大.D f值越小,表明岩体裂纹粗糙度越低,发生岩体破坏引起高震级微震事件的概率越大;反之,概率越小.也就是说,D f值减小发生岩体破坏的概率增加,反之发生岩体破坏的概率减小.4 结语对微震监测数据的研究表明:微震活动性参数b和分形容量维D f关系为D f=2b.随着开采扰动的变化,岩体局部产生应力集中、裂纹萌生和扩展,D f 值表现为增加或平静,这表明随着容量维的增大,岩石断裂面的粗糙度增加,但不发生采场动力灾害;当D f值急剧下降时,表明岩体裂纹的粗糙度在降低,采场容易发生动力灾害,形成岩体失稳破坏;当岩体发生破坏后,D f值表现为增加或相对平静;D f值减小发生岩体破坏的概率增加,反之发生岩体破坏的概率减小.这些特征可以用来解释岩体出现的岩爆、冒顶片帮等动力灾害现象,为准确预报工程岩体稳定性和提高工作安全环境提供依据.参 考 文 献[1] Zhao X D,T ang C A,L i Y H,et a.l Pred icti on method of roc kbu rst b ased on m i cros eis m ic m on it ori ng and stress fiel d anal ysis.Ch i n J RockM ec h Eng,2005,24(Supp l1):4745(赵兴东,唐春安,李元辉,等.基于微震监测及应力场分析的冲击地压预测方法.岩石力学与工程学报,2005,24(增刊1):4745)[2] M endeck i A J.S eis m ic M onitoring i n M ines.London:Ch ap m anand H al,l1997[3] L iS L,Y i n X G,Zheng W D,et a.l Res earch on mu lti channelm i crosei s m icm on itoring s yste m and its app licati on t o Fankou Leadzi n cm i ne.Ch i n J Roc k M ec h E ng,2005,24(12):2048(李庶林,尹贤刚,郑文达,等.凡口铅锌矿多通道微震监测系统及其应用研究.岩石力学与工程学报,2005,24(12):2048)[4] W ang C L,Xu B G,L i S L.Sound w ave m easure m ent of rockm ass for Fankou deep oreb ody.M i n T ec hnol,2003,3(1):41(王春来,徐必根,李庶林.凡口铅锌矿深部岩体声波测试研究.采矿技术,2003,3(1):41)[5] J i ang F X,Luo X.P l acation of fract u ri ng to m i croseis m i c m on itori ng techno l ogy of strata underground coal m ine.C hin J Geotec h Eng,2002,24(2):147(姜福兴,罗迅.微震监测技术在矿井岩层破裂监测中的应用.岩土工程学报,2002,24(2):147)[6] Tang L Z,Yang C X,Pan C L.Opti m i zati on ofm i cros e i s m icm on itori ng net work f or large scal e deep w ellm i n i ng.Chin J RockM ec h Eng,2006,25(10):2036(唐礼忠,杨承祥,潘长良.大规模深井开采微震监测系统站网布置优化.岩石力学与工程学报,2006,25(10):2036)[7] W ang C L,W u A X,Xu B G,et a.l S tudy on est ab li sh m en t andop ti m iz ati on net work of the m i croseis m ic m on itori ng syste m i n a deep m i ne&The10t h Cong ress Symposi um on Roc k M e chanics& Engineeri ng.W ei ha,i2008:120(王春来,吴爱祥,徐必根,等.某深井矿山微震监测系统建立与网络优化研究&第十届岩石力学与工程大会论文集.威海,2008:120)[8] W ang C L,W u A X,Liu X H,et a.l Study on fractal characteristicsof b val u e w it h m icrosei s m ic activit y i n deep m i n i ng.P roc E art h P l ane tS ci,2009,1(1):592[9] W ang C L,W u A X,L i u X H,et a.l M echan is m s ofm icrosei s m iceven ts occurred i n a deep hard rock m i ne ofC h i na&The7t h In t er na ti ona l Sy m posi um on Rockburst and Se is m icit y in M i n es.Dali an,2009:245[10] W u A X,W ang C L,Liu X H,et a.l Characteristi cs and m echan i s m s of rockburst i n a deep m i ne i n Ch i na&Th e7th Interna ti ona l Symposium on R ockbu rst and S eis m icit y in M i n es.Dali an,2009:1037[11] Rundle J B.Derivation of t he co m p l ete Gu tenberg R i ch ter magn itude frequency relati on u si ng t h e pri nciple of scale i nvariance.JG eophys Res,1989,94(B9):12337[12] S l a w o m ir J G,And rzejK.A n Intro d uction t o M i n i ng Se is mology.B eiji ng:S ei s mo l og i cal Press,1998(S la w o m i r JG,Andrz e jK.矿山地震学引论.北京:地震出版社,1998)[13] B ri nk A V Z.Appli cati on of a m icroseis m i c syste m atW es t ernDeep Level s&R ockbu rst and seis m i c it y i n M ines.Rotterda m,1990:355[14] Q i n S Q,L iZ D.Con s pec t us o f A c ou stic Em ission T ec hnology i nR oc k.C hengdu:Sou t hw est J i aot ong U n i vers it y Press,1993(秦四清,李造鼎.岩石声发射技术概论.成都:西南交通大学出版社,1993)[15] X i e H P.F ra ct a ls in RockM ec han ics.Rotterda m:A A Balke m aPub li shers,1993[16] Dong Y L,X ieH P,Zhao P.S tudy on b Val u e and fractald i m ens i on D f of concrete under co m p l ete p rocess co m pression.J ExpM e ch,1996,11(3):272(董毓利,谢和平,赵鹏.砼受压全过程声发射b值与分形维数的研究.实验力学,1996,11(3):272)∀1382∀。
煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施的探讨
煤矿深部开采相关灾害问题及应对措施的探讨摘要：随着煤炭资源的开采向深部延伸,部分矿井已经出现或将出现高温、高突、高地应力、高岩溶水压、高瓦斯等灾害问题。
结合深部地质灾害的特点,本文提出了一些深部开采出现的问题以及应对这些问题所采取的措施。
abstract: with the deep extensions of mining of coalresources, part of mine has been or will appear hightemperature, high axon, high geostress, high karst waterpressure, high gas. according to the characteristics of deepgeological disasters, this paper puts forward the problemsin deep mining and measures to deal with these problems.关键词：深部开采；五高；灾害；应对措施key words: deep mining；five “high”；disasters；measures中图分类号：td1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）11-0295-021 我国煤矿开采现状1.1 开采深度据预测，我国已探明的煤炭总储量中有65%以上的煤炭埋深在1000m以下，随着采煤机械化程度的提高，我国煤矿目前正以每10年100～300m的速度向下延深。
预计在未来10年，很多煤矿的开采深度将达1000～1200m。
1.2 高温地温是指煤矿井下岩层的温度。
一般情况下，地温随开采深度的增加而增加。
地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。
矿井深度的变化，使空气受到的压力状态也随之而改变。
当风流沿井巷向下流动时，空气的压力值增大，空气的压缩会出现放热，从而使矿井温度升高。
微震监测技术在深部开采矿井的探索应用
深井多煤层联合开采微震类型研究
深 井 多煤 层 联 合开 采微 震 类型研 究
王 启 鑫
（ 山西焦煤汾 西矿 业， 山西 孝 义 ０ ３ ２ ３ ０ ２ ）
摘 要： 随着 经 济 发展 速 度 的不 断加 快 ， 我 国社会 发 展 对 于资 源 的 需 求越 来 越 多， 煤 炭 资 源的 开 采 速度 也 越 来越 快 ， 可 以说 是 维 持 我 国能 源稳 定 和 经 济发 展 的 一个 支柱 型产 业 。 而 随着 煤炭 开采 深度 的不 断 增加 ， 在 深 井开 采 过程 中 ， 往 往 会 遇 到矿 震 问题 ， 对 采 矿 人 员 的人 身安 全造 成 严 重威 胁 。 文章 结合 深 井 多煤层 联 合 开 采 的情 况 ， 利 用相 关 的理 论 知 识 ， 对微 震 现 象 的原 理 、 类型 、 规 律 等进 行 了分析 ， 并探 讨 了其 对于 采 矿 活动 的 影响 ， 为安 全 生产提 供 了相 应的 保证 。 关键 词 ： 深井 ； 多煤层 ； 联合 开采 ； 微 震 类 型 在我 国不可 再生 能源 的消费 比例 中 ， 煤 炭 占据 了 ７ ０ ％以上 的比例 ， 对于 我 国经 济发 展的重 要性是 不言 而喻 的。而 随着社 会对 于煤 炭需 求 的 日益增加 ， 煤炭 的开采 量不 断增大 ， 开采深 度也越 来越 深 。在 这样 的 情况 下 ， 矿 井 围岩应 力增 高 ， 冲击 矿压 问题 也成 为 较为 严 峻的 问题 ， 矿 震在深 井开采 中严重影 响着安 全生产 的进行 。因此 ， 相关工 作人员 必须 针对矿 震问题 ， 进 行严格地 分析 和研究 。 下 面以某煤 矿深井 多煤层 的开 采为 例 ， 对微震 类型进 行研究 。 １煤 矿概况 该 煤矿 为多层煤 矿 ， 采 煤层 可以分 为数层 ， 其 中前 三层储 煤呈 北倾 趋势 ， 距 离地 表较 近 ， 可 以简 单开 挖后 进行 露 天开 采 ， 目前也 已经开 采 完毕。 ４ ￣ ８ 层属于浅层开采 ， 距离地面约 ３ ０ － － ８ ０ ｍ， 其开采也相对简单。 ９ ￣ １ １ 层 属于 当前开 采 的重点煤 层 ， 煤 层平 均厚 度为 ６ ５ ｍ ， 属 于厚 煤层 ， 结 构简单 ， 煤层相 对稳定 。但是 ， 由于矿井是 主副斜 井加 回风立井 ， 采 用两 进一 回的通 风方 式 ， 距离 地 面超 过 １ ０ ０ ｍ， 属于 深井多 煤层 联合 开采 ， 如 果 出现矿震 ， 对 于煤 矿开 采人员 的人 身安全 有着 巨大 的威 胁 。因此 ， 需 要对 微震原 因 、 类型等 进行分析 ， 切 实保证 生产安全 。 ２开采 深度 的影响 对 于具有 冲击倾 向 的煤 岩层 ，通常情 况下 ，只有 在开采深 度超 过 ５ ０ ０ ｍ之后 ， 其冲击的危险ｆ 生 才会显著提高， 小于 ５ ０ ０ ｍ虽然也存在一定 的风 险 ， 但是 仍属 于可 以控制 和预 防的范 畴 。经过 相关 的测量 ， 该井 现 有工 作面 的开 采深度 为 １ ０ ０ ｍ左右 ， 并 没有 超过 这个 界 限 ， 因此 也并 不 具备发生冲击地压的限定条件 。 ３开采 技术 的影响 开采技术对 于深井 开采 的安全 ｌ 生 影 响是十分 巨大 的 ，因此 需要 重 点进行分析。在该煤矿的深井开采过程中， 可能引发矿震的因素主要包 括 以下几点 ： ３ ． １顶板复 合沉降 的影响和周 期破 碎 在进行深井开采时， 由于采空区域使用的顶板出现沉降， 使得拖曳 煤柱 区 的顶 板产 生 了相 应 的拉张作 用 ， 由于开采深 度 的增 大 ， 两 个煤 层 之 间的符合 沉 降也会变 大 ， 从 而使得 顶板受 到 的拉 力增 大 ， 底板 受压 破 碎， 从而 引发岩 体的破 碎 ， 导致微震 现象 的发 生 。这 里对煤 层进行分 组 ， 设４ ￣ ８ 层 为丁 ， １ １ 层 为戊 ， １ １ 层 以下煤 层为 己。 由于主要 开采面位 于 ９ ￣ １ １ 层， 则 主要对 戊组工 作 面的开采 活动进 行分析。在煤矿开采过程中， 由于受到各种因素的影响 ， 已经出现过多 次矿震 隋况 ， 结合实际开采状况进行分析 ， 排除施工因素的影响， 主要 对 尚无 开采 活动 的区域进行分 析 ， 也就 是与 己组工 作面相 接的 区域 。 结 合之 前的微 震活 动规律 ，随机 选择该 区域 连续五 日的频 次活动 进行 分 析 。通 过对 相应数 据 的分析 和研究 ，在该 区域 的微 震震 源 的深 度范 围 内， 存在着两个比较明显的震源 中心 ， 尤其是工作面邻近工业广场保护 煤柱边 缘 的部分 ， 更 为显 著 。这 就表 明该工作 面在 开采活 动 的影响下 ， 底板 的一部分 和顶板 的大部分 出现 了破 裂 ， 进 而引发 了微震 的发生 。 ３ ． ２孤 岛工作 面 由于开采环境的特殊陆， 该组在开采过程中形成了孤岛工作面 ， 使 得局部 的应 力迅 速增大 。在开 采活动 中 己组 工作 面 中呈 条带状 分布着 较强 的矿震 ，初步 判定极 大可 能是 由于顶 板存在 的戊组 孤 岛工 作 面所 致。 ３ ． ３下分层工 作面 的切 眼外错 在开采活动中， 开采工作面曾连续多次 出现微震现象， 导致开采工 作多 次紧 急停工 ， 严 重影 响 了生 产 的顺 利进 行 。在 发生矿 震 的位 置 ， 切
煤矿安全中的微震监测技术应用与分析
煤矿安全中的微震监测技术应用与分析随着现代科技的不断发展，微震监测技术在煤矿安全中的应用逐渐被广泛认可。
微震监测技术可以有效地监测煤矿地质灾害的发生与演化过程，为煤矿安全提供重要的技术支持。
本文将重点分析微震监测技术的应用和其在煤矿安全中的价值。
煤矿地质灾害是煤矿安全的主要威胁之一，包括煤与瓦斯突出、煤与瓦斯爆炸、地压事故等。
而微震监测技术作为一种能够实时监测煤矿地质灾害的手段，被广泛应用于煤矿全生命周期的各个阶段。
首先，在煤矿勘探阶段，利用微震监测技术可以实时监测地下岩层破裂情况并预测煤与瓦斯突出的可能性。
其次，在煤矿开采过程中，微震监测技术可以实时监测地下岩层的变形和应力状态，预测地质灾害的发生风险，以便采取相应的防治措施。
最后，在煤矿废弃阶段，微震监测技术可以帮助监测矿山余压和地下空洞的稳定性，防止突发地质灾害的发生。
微震监测技术的应用主要基于对微小地震信号的采集、分析和解释。
在采集方面，需要配置高灵敏度的地震监测仪器，将地下微震信号转换为可供分析的数字信号。
采集到的微震信号包含了地下岩层破裂、地面移动和冲击等信息，通过对这些信号的分析，可以获得有关地下应力状态、岩层变形和裂隙扩展的信息。
而信号的解释则需要结合岩石力学、地质学和地震学等学科的知识，以及历史地质灾害的经验。
通过对不同时间段的微震数据进行分析，可以对煤矿地质灾害的演化过程和发展趋势进行预测和评估。
微震监测技术在煤矿安全中具有重要的价值。
首先，微震监测技术可以提高煤矿地质灾害的预警能力，使矿工能够提前获得有关地质灾害的信息，并及时采取相应的措施，减少伤亡和财产损失。
其次，微震监测技术可以为煤矿规划和设计提供科学依据，帮助确定矿井的开采方案和支护方式，提高煤矿的安全性和经济性。
此外，通过对微震监测数据的分析，可以改善煤矿开采工艺，减少地下岩层破裂和岩层变形，提高煤矿采收率和资源利用效率。
然而，微震监测技术在应用过程中也面临一些挑战和限制。
某深井矿山微地震活动研究
要： 云南驰宏 锌锗 股份 有限公司会泽铅锌矿是我 国一个 千米 深井矿 山 ， 其下 属 ８号矿体采深 已达 １０ ２ ０余
米， 矿体赋存条件 复杂 ， 地应力高 ， 致微 地震活动频发 。本文根 据微震 监测数 据及井 下开采 活动 ， 微震活 动的 导 对
时空分 布 、 诱发模式 以及预测预报进行 了研究 。结果表 明： 微震 活动的时空分布主要 与开 采活动及地质 构造有关 ， 根据 发生位置 、 震级大小 、 破坏特征可将微地震 的诱 发模式 分为应 变破裂 、 柱冲击 以及断层 滑移破裂 三类 ， 矿 阐述 了各 自的发 生机制。提出以地震学参数 一活动率 ∑Ｎ △ｔ视体积 Ｖ 能量指数 Ｅ 的时间序列 曲线来预测矿震灾 ／ 、 Ａ、 Ｉ 害 ， 对其物理意义及破坏过 程 中可 能出现 的特 征进 行 了理 论分 析 ， 并 现场 应用 后证 明： 地压 灾 害发生 前 ， 活动率 ∑Ｎ Ａｔ 视体 积 Ｖ ／ 及 Ａ急剧增加 ， 能量指数 Ｅ 突然降低 。 Ｉ 关键 词 ： 深井开采 ； 微震活动 ； 时空分布 ； 预测预报
Ｔｏａ ２ ｔｌ１１ Ｎｏ ６ ２０
程
总第 １２期 １
Ｃ０ＰＰＥＲ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
２ １ 年第 ６ ０１ 期
某 深 井 矿 山微 地 震 活 动研 究
刘晓辉 武力聪 容 宇 ， ，
（． １ 北京科技大学土木与环境 工程学院 ， 北京 摘 １０ ８ ；． ０ ０ ３２ 云南驰宏锌锗股份有限公司会泽采选厂 ， 云南 曲靖 ６４ １ ） ５ ２ １
２ ．ＭｉｅａｄＭｉｅａ Ｄ ｅｓ ｇＰａｔ Ｙ ｎ ａ ｈｈｎ ｎ＆ Ｇ ｏ ， Ｔ ． ｕｉｇ ５ ２ ，Ｙ ｎａ ， ｈ ａ ｎ ｎ ｎ ｒ ｒｓｉ ｌｎ， ｕ ｎｎＣ ｉｏｇＺ ｌ ｎ ｅＣ ． Ｌ Ｄ ，Ｑ ｊ ４ １ ｎ６ １ ｕ ｎｎ Ｃ ｉ ） ｎ
基于微震监测技术的深井开采地压活动规律研究
微震监测系统组成和结构
微震监测系统由硬件和软件组成。
硬件系统包括地震传感器、数据采集单元地震仪、井下通信
控制中心、地面监测控制中心、终端用户计算机及通讯电源 电缆。 软件系统包括控制和管理微震监测系统的运行控制软件，对 采集的波形进行地震波波形分析、处理和参数计算，提供地 震学分析平台的地震学分析软件，以及在三维窗口中显示对 采集地震数据分析的各类图像提供多种参数的时间序列曲线 和图表，满足不同空间和时间范围地震活动研究需要的微震 事件可视化解释分析软件。
采用同样的方法可获得2006年1月的地压活动相对集中 区的空间分布及其在水平面上的投影范围 。
地压活动相对集中区发生 了明显的变化，对比井下采 掘活动记录可知 ：地压活 动相对集中区的变化与井下 采掘活动紧密相关；各地压 活动相对集中区与采掘工程 位置相对应 ，首采区各个 地压活动相对集中区之间相 对独立 ，表示地压活动较 弱 采掘活动引起岩层活动 之间的相互影响小 。
2、岩层应力及变形强度分布； 3、 盘区隔离矿柱应力及变形研究； 4、采场围岩地压活动研究。
一、地压活动时空变化及相对集中区 圈定
图(a)是2005年9月微震事件
空间三维分布透视图； 图(b)是水平投影5图 ； 图(c)给出首采区地震事件 及其空间范围； 图(d)为地压活动相对集中 区在水平面上的投影范围( 线圈所围区域)。
结论
实践证明：微震监测技术为深井矿床开采地
压活动规律研究提供了一种有效技术手段可 以预见随着研究工作的深入该方法可为采取 合理有效的措施控制矿山工程岩体破坏与岩 爆地压灾害提供依据研究成果可为指导矿山 安全高效生产奠定基础。
谢谢！
运行后30 d 内产生位移 的范围较小且集中于采 场的上下端，随着开采 的进行产生位移的范围 从该位置沿底部结构水 平逐渐扩大但是累积位 移量变化不大。量值小 于.003 m 围岩应力变 化相对比较明显与采场 开采过程密切相关，随 着开挖体积不断增大视 应力集中区范围扩大， 其量值增大但最大视应 力值并不随其增大相反中的区域，
深井矿山地压灾害微震监测技术应用研究
深井矿山地压灾害微震监测技术应用研究摘要：本文首先介绍了微震监测系统的布置、组成相关问题，然后以某矿区为工程背景，充分借助于统计学原理、地震学原理等深入分析地压活动桂林村，从云图、地震统计值、地震参数时间曲线等展开风险评估，并确认该中段是重点风险评估区域。
通过理论分析及结果表明，矿山地压活动和地下开采活动存在直接联系，开采活动为重要的井下风险源之一，研究结果表明，利用微震监测系统可以对该矿区风险区域之内的岩体状态进行全面监控，最终实现对风险区域的监控与预警。
关键词：深井矿山地压灾害微震；监测技术；应用矿山低压监测不仅可以揭示出矿山的地压活动规律，同时也可以起到井下风险预警的作用。
为了充分实现对矿山地压的监测，人们将多种技术手段应用其中，如钻屑法、光弹应力计等，这些方法虽然直观可靠、简便易行，但是费时、费工，根本无法实现时空上的连续监控。
近年来随着计算机技术的快速发展，以及地震学理论与地球物理学的快速完善，微震监测技术不断完善，并在国外矿山中得到了成功应用。
当前我国有很多矿山均引进了该系统，并开展了地压监测与预警方面的研究，获得了比较好的效果。
1微震监测系统布置、组成及调试按照具体矿山的地质条件，微震监测系统的建立以首采区为起点，严格按照从小到大、逐步扩展的原则。
初始监测系统以首采取为主要监测范围，按照系统运行与使用情况确定系统覆盖范围的扩大，通过网络优化设计，某铜矿在首采区的微震监测系统中共设置了传感器16个、转发器1个、微振仪4个、井下控制室1个、地面主控制室及光缆1个等。
软件部分主要包括JMTS（地震波形分析处理系统）、JDI（地震事件活动性可视化分析系统）及RTS（时间运行系统），其中JMTS主要由Linux和Windows软件支持，在微震触发传感器产生振动之后，系统会自动记录振动的波形，利用JMTS通过回归分析自动对每个P波、S波上的起振位置进行确定，通过系统软件自动计算，即可得到振级和震源位置等相关参数。
煤矿深部采场爆破地震波传播规律的微震原位试验研究_叶根喜
(1. State Key Laboratory of High-efficient Mining and Safety of Metal Mines，Ministry of Education，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；2. School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；3. School of Civil Engineering，Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056038，China)
穿层传播测点数据的回归曲线方程为00271x3115807x26246776x8009040000288x3108641x213602068x全部测点数据的回归曲线图fig5schematicdiagramregressioncurvesallmonitoreddata最大振幅距离m6384470034破裂区和富积水区对波传播的影响分析对比微震监测到的底板破裂异常区见图8和底板音频电透视图结果见图9其中的音频图引自煤科院西安分院相关研究报告可以确定在下顺槽底板附近不仅存在富集水异常区也存在破裂异常区并且这两种异常区的位置基本重合
笔者所在的课题组具备了在煤矿深部采场进行 原位爆破监测试验的条件和工程经验[18～20]。课题组 拥有具有自主知识产权的本质安全型微震监测系统 (专利号为 CN2687693)，监测主机为课题组与浪潮 集团联合研制的浪潮 CYBF001 型防爆计算机，可 直接在煤矿井下进行连续实时监测。试验在河北省 峰峰集团梧桐庄煤矿 182106 工作面进行，距离地表 550 m。采用 Matlab 和 Excel 软件对实测数据进行 了处理，得到了煤矿深部采场波的传播规律和衰减 特点，并对不同传播路径下的衰减规律做了对比分 析。该试验结论为进一步研究微震监测台网[21]的优 化布置提供了理论依据，也可为煤田地震勘探、音 频电透视等地球物理手段提供波在煤矿深部采场传 播的基础参数。
煤矿安全管理工作中的微震监测技术分析
煤矿安全管理工作中的微震监测技术分析摘要：我国煤炭资源赋存条件复杂,消耗量大，随着浅层煤炭资源的减少,煤矿开采深度增加、强度提高,煤炭开采的环境也变得更加复杂,矿山开采过程中冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等动力灾害发生次数增多,这些灾害都是因为采场应力扰动或地质构造引起的空间微破裂萌生、发展、贯通等煤岩体破裂过程失稳的结果。
微震监测系统通过对煤岩体破裂过程中释放的微地震信号、位置和能量等信息进行采集及处理分析,研究煤矿岩体内部的应力分布特征、煤岩层破裂演化规律等,对煤矿内出现的动力灾害进行监测和预防,为安全开采提供保障。
关键词：煤矿安全管理；微震监测；技术随着煤矿开采深度的不断增加，微震监测技术已成为煤矿安全生产中的监测预警手段之一。
微震监测技术具体指的是在煤矿内的各个方位通过设置具有特定功能的传感器，对矿井内的振动情况进行记录，从而推断出岩石结构的应力变化以及破坏情况。
通过及时有效的采取防治措施，从而避免安全事故的发生。
与传统技术相比，微震监测技术具有远距离、动态、三维和实时监测的特点，还可以根据震源情况确定破裂尺度和性质，从而为确定煤岩体的破坏程度提供依据。
一、微震监测技术原理煤岩体受到采掘或温度等扰动影响会产生变形,其内部积聚的弹性应变能以地震波的形式迅速释放的现象称为微地震(MS) ，高灵敏检波器可以自动采集煤岩体破裂过程的微震信号及其他信息,通过软件记录、处理和分析微震信息,以推断和分析微震事件发生的时间、位置、能量等震源特征的技术称为微震监测技术。
还可通过软件对监测的信息以三维立体形式呈现,结合地震学原理对煤岩体应力应变状态进行分析,深入了解煤岩层的破坏程度及其他性质,对监测对象的破坏和安全状况做出评价。
二、微震监测技术特点微震监测系统通过单轴或三轴传感器,以排列的方式安装固定在煤矿监测区域中,可以将煤岩体内部产生的微震信号实时传递到井下数据转换中心,最终到达地面监测站终端监控计算机,通过对微震数据进行空间定位分析的软件进行处理和分析,可以实现对煤矿实时监测数据的三维立体呈现和高精度定位。
微震监测技术在煤矿井下的应用探讨
微震监测技术在煤矿井下的应用探讨【摘要】随着科技的发展，微震监测技术经过近些年的发展已经逐步趋于成熟，在地下工程中取得了较为广泛的应用，特别是对于地下矿井中煤炭的生产提供了极大的安全保障。
文章首先详细介绍了微震监测技术的应用原理，并对微震监测技术在煤矿井下的发展应用进行了阐述，同时通过对高精度防爆微震监测系统在井下的测区布置、钻孔参数、检波器安装、监测系统标定、数据采集与处理进行阐述，详细地说明了整个系统在井下的运行情况。
微震监测系统已在多个煤矿取得了较好的应用效果，在一定程度上推动了煤炭安全、高效回采。
【关键词】煤矿；微震监测；应用；探讨引言微震监测技术是由声发射学和地震学发展而来，其基本原理为：地下岩石在受到人为因素或自然因素影响而产生变形或破坏时会产生微震，并发出声波，通过在发生岩石破裂区周围布置多个检波器，实时采集微震数据，数据经过处理后，利用震动定位原理，就可以确定破裂发生的位置，并在三维空间上显示出来。
微震监测技术是在观测、分析生产生活中发生的微小的地震事件的基础上，来监测其对生产生活的影响、效果及地下状态，微震监测技术为研究覆岩空间破裂形态和采动应力场的分布提供了一种很好的手段。
因此，有必要进一步对微震监测技术进行探讨研究，增强煤矿地下作业的安全性。
1 微震监测技术在煤矿井下的应用自1990年开始，微震监测系统在采矿安全领域的研究、应用十分活跃，世界上众多煤矿开始广泛应用。
我国微震监测技术在煤矿的应用始于1998年，山东煤田地质局从澳大利亚引进了微地震监测系统的有关硬件与软件，并与澳大利亚联邦科学工业研究组织勘探采矿局（CSI RO ）合作，于1998年10月20日至1999年2月10日，在兖州矿业集团公司兴隆庄煤矿4320工作面首次进行“两带”监测的试验研究，对该面垮落带、裂隙带进行监测，为该矿确定防水或防砂煤柱的最佳高度提供了科学依据。
2003年，山东科技大学依托国家自然科学基金资助项目（50074021）和中国-澳大利亚政府间科技合作特别资金资助项目（20000276），姜福兴研发团队率先在国内进行了井下微震监测仪的研制与开发，深入研究了高精度岩石破裂自动定位的机理和软件，按本质安全要求，设计国际上第一套井下微震定位监测系统。
微震监测技术在采矿工程中的应用研究
微震监测技术在采矿工程中的应用研究1. 引言随着采矿工程规模的不断扩大和矿产资源的日益减少，安全监测成为采矿工程中的重要环节。
微震监测技术作为一种非破坏性测试方法，具有高灵敏度、全天候监测、实时性等优点，已得到广泛应用于采矿工程中。
本文将探讨微震监测技术在采矿工程中的应用研究。
2. 微震监测技术概述2.1 微震监测技术的原理微震监测技术是通过监测地下岩体变形引起的微小地震活动，借助传感器实时采集微震信号，通过数据处理和分析获取岩体变形信息。
2.2 微震监测技术在采矿工程中的优势微震监测技术有以下优势：- 非破坏性测试：采用微震监测技术不需要人工开展钻孔、切割等繁琐工作，对采矿工程影响较小。
- 高灵敏度：微震监测技术可以捕捉到微小的地震活动，对于探测地下岩石变形非常敏感。
- 实时性：微震监测技术能够实时、全天候地对地下岩体变形进行监测，使工程人员能够及时采取相应的措施。
- 多功能：微震监测技术可用于不同类型的采矿工程，如煤矿、金属矿山等。
3. 微震监测技术在采矿工程中的应用3.1 微震监测技术在岩石裂隙变形预警中的应用通过微震监测技术，可以实时监测地下岩石中裂隙的变形情况。
一旦发现裂隙变形超过安全标准，可以及时预警并采取相应的安全措施，防止地质灾害的发生。
3.2 微震监测技术在采空区崩落预警中的应用采空区崩落是采矿工程中常见的地质灾害之一。
通过微震监测技术，可以检测到采空区中的微小地震活动，从而判断采空区崩落的预警信号，并及时采取预防措施，保障矿工安全。
3.3 微震监测技术在露天矿山坡体稳定性评估中的应用露天矿山的坡体稳定性评估是采矿工程中的重要环节。
通过微震监测技术，可以对坡体稳定性进行实时监测，获取地下裂隙、滑动面等信息，为坡体稳定性评估提供数据支持。
4. 微震监测技术在采矿工程中的挑战与展望4.1 微震监测技术面临的挑战微震监测技术在采矿工程中仍然存在一些挑战，如：- 数据处理和分析方法的改进，以提高监测结果的准确性和可靠性。
深部沿空综采工作面微震事件规律分析
（ ３ ）５ ３ ０ ４ 工作 面微震事 件 ７ ６ ％ 发生 在面 中及
，、
Ｋ
， “ １ ＼ ， ’
／ ，
＼
，＼ ＼ ，
、
， 、
， ， ， 、 、
、 ， ，、 ， ｌ 、 ， 、 ， １ ＼ ｋ ￣Ｆ － － － ｔ 、 ， 一 、 ＾＼ ， 【 『
轨顺 附 近 ，其 中能量 大 于 １ ０ ０ ０ Ｊ的微 震 事件 ４ ５ ％ 发生在轨顺 附近 ，表明工 作面 回采过程 中受到 ５ ３ ０ ３ 采空 区的持续影响 。
匡薹一
日期
（ ４ ）１ ０ ０ ０ Ｊ以上 微 震 事件 与 １ ０ ０ ０ Ｊ 以下微 震
事件 基本保持 １ ： ５的比例 ，其 中 １ ０ ０ ０ Ｊ 以上微震事 件平均 占总数 的 ２ １ ． ６ ％。 （ ５）影响微 震 事件 的主要 因素是 推采速 度 过 快 和推采速度不均 匀 ，月平均推采 速度越高 ，微 震 事 件 总能量 就越 大 ，一 般 推采 速度 超过 ６ ． ５ ｍ时，
图７ 为工 作面 ２ － ６月份剖 向的微 震事件投 影 。 由图可 知 ：微震 事件主要是 以底板为 主，表 明 ５ ３ ０ ４
工作 面顶板覆岩运 动过程 中产 生的震动 为主要 危险 源。大 部分震 动事件的破裂深度分布在煤层上下 ５ ０
板是弹性能 积聚的关键位置 ，而且底板岩性 相对顶
８ ０起 ，三者 比例为 １ ． ２ ： １ ． １ ： １ 。可见 ，事件 以底板 事 件 为主 ，底板是 弹性 能积聚 的关 键位置 ，而且 底板 岩性相对顶板要弱 ，受支撑压力作用首先剪切破断。
某矿山典型断层区域微震事件活动特征研究
收稿日期：２０２０－０９－２６；修回日期：２０２０－１２－０５ 作者简介：王 玺（１９８９—），男，山东泰安人，工程师，硕士，从事深井开采地压监测及地应力测试工作；山东省莱州市三山岛街道，山东黄金矿业
１ 震源机制识别方法
随着地震记录数据质量的提高和计算理论的改 进，地震学 的 研 究 朝 着 定 量 解 释 观 测 数 据 的 方 向 发 展。地震学上通常以等效力模型描述岩体失稳的物 理过程［２］。该等效力模型相当于线性波动方程，它不 涉及震源附近的非线性问题，其在自由面产生的震动 与震源处实际物理过程在自由面产生的震动相同，所 以可由观测到的地震记录来求解等效力。微震事件波 形资料包含岩体失稳震源、传播路径和传感器响应的 信息［３－４］。不管是研究岩体失稳或破裂过程，还是探 索地震波在岩体中的传播，除了需要对传感器记录时 产生的畸变进行修正外，还需要把震源效应与路径效 应分开。随着数值计算能力的提高和对地球内部结构 了解的深入，当前已经可以准确地计算出路径效应，从 而使得从地震记录数据中扣除路径影响及仪器记录引 起的波形畸变，进而分离出震源信息成为可能。
在工程实践中，间接推断法已广泛应用。与波形 反演法相比，间接推断法数据处理简单，且能处理大 数量的微震事件，但该方法结果可靠度低，且有时会 给出模棱两可的结果，一般仅作为参考指标。由于微
震监测系统可以方便高效地获得微震事件波形资料， 因此本次研究使用波形反演法求解某矿山微震事件 的震源机制，并以此分析微震事件对应的岩体破裂类 型及破裂面产状信息，最终确定其典型断层区域微震 事件活动特征。
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
微地震监测技术作为油气田水力压裂常用的监测方法,是油气田储层改造不可或缺的重要技术手段。
本文瞄准压裂裂缝监测中对微地震事件实时高精度定位的应用需求,采用了井地联合监测的方法。
该方法在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,有效提高微地震事件的定位精度,减少现场施工的难度。
针对井地联合高精度定位对井中仪器的需求,从井中仪器采集时间同步、井中仪器姿态测量和长电缆数据传输三个方面进行了分析和研究,给出了解决方案。
结合现有地面仪器的研究基础,通过在监测现场搭建无线网络,应用数据库管理技术、服务器集群技术对采集数据进行实时回收及处理,以达到在压裂施工现场实时获取监测结果以指导压裂生产的目的。
通过应用上述方案进行了理论仿真与现场实验,对井地联合监测的方法进行了验证。
本文的研究为压裂裂缝高精度实时监测,提供了可靠的技术支撑。
煤矿微震预警技术的研发与应用
煤矿微震预警技术的研发与应用一、煤矿微震概述随着煤炭资源的不断开采，煤矿事故频频发生，给煤矿安全带来了极大的挑战。
近年来，煤矿微震预警技术被广泛应用，通过监测煤矿地下微震信号，预测煤矿突水、冒顶等事故的发生，提高了煤矿的安全性和稳定性。
二、微震预警技术的原理微震预警技术的基本原理是通过监测煤矿地下的微震信号，分析震源位置、震源机制、震级和震源能量等参数，预测煤矿事故的发生。
微震信号通常指震级在-2.0以下，并且受到波形变化（包括地震波传播路径、介质特性等）的影响很小的地震波。
三、微震预警技术的研发微震预警技术的研发需要借助多学科的知识和技术，涉及地质学、地球物理学、地震学、计算机科学等领域。
目前，微震预警技术主要在以下几个方面进行研究：1. 地震波模拟地震波模拟是微震预警技术的基础。
通过计算机对地下结构进行模拟，可以预测不同震源机制的震波传播路径及地震波强度，为微震监测提供科学基础。
2. 微震监测设备微震监测设备包括地震仪、高密度地震台阵等。
地震仪主要用于测量地震信号，而高密度地震台阵则用于提高精度和覆盖范围，对信号进行深入地分析。
3. 数据处理与分析微震监测数据的处理与分析是微震预警技术的关键。
包括数据采集、数据处理、数据解释等。
数据采集包括传感器布置和数据传输，数据处理包括预处理（去除不必要的噪声）和数据反演（震源位置、震源机制、震级等参数的计算），数据解释则包括震源机制、活动区域、活动程度等方面的解释。
四、煤矿微震预警技术的应用煤矿微震预警技术主要应用于以下方面：1. 突水预警突水是地下水涌入采空区和巷道，造成煤矿下水和事故的重要原因。
微震预警技术可根据地下水弹性变形所产生的微震信号，对突水事故进行预测和预警。
2. 冒顶预警冒顶是指顶板运动过程中，局部顶板由于受到构造和充填物体的控制，在支架的支撑范围之外发生自由裂隙、断层和塌落等现象，对煤矿安全产生威胁。
通过监测到地下的微震信号，可以对冒顶进行预测和预警。
深井多煤层联合开采微震类型分析
深井多煤层联合开采微震类型分析
寇建新;吕有厂;李宏杰
【期刊名称】《中国煤炭》
【年(卷),期】2011(037)011
【摘要】针对平煤股份十一矿在进入深部开采期间多次发生强矿震的问题,根据SOS微震监测系统监测数据,应用地球物理学、地震学和岩石力学的理论与技术,研究微震事件震源物理、波动物理场、时空序列规律和时间域与空间域分布特征及其与采矿活动的关系,总结了十一矿微震活动规律,确定了4种矿震类型和原因,为防治冲击地压危险明确了方向.
【总页数】5页(P94-98)
【作者】寇建新;吕有厂;李宏杰
【作者单位】河南理工大学安全学院,河南省焦作市,454000;中国平煤神马集团研究院,河南省平项山市,467000;中国平煤神马集团研究院,河南省平项山市,467000;平顶山天安煤业股份责任公司,河南省平顶山市,467000
【正文语种】中文
【中图分类】TD713
【相关文献】
1.深井多煤层联合开采微震类型研究 [J], 王启鑫
2.汉水泉三号矿井多煤层联合开采开拓方案 [J], 丁杨
3.多煤层深孔控制预裂爆破联合开采提高顶煤可放性 [J], 刘苏;张俊尧;段朝辉
4.多煤层联合开采防火技术在红阳二矿西三下部采区的应用 [J], 王庆国; 王阳; 朱礼钢
5.晋城地区多煤层联合开采瓦斯治理技术模式 [J], 吴晋军;王润超
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
185煤矿开采2014年第6期-08-千米深井大采高沿空工作面微震活动规律研究
矿山压力与灾害控制千米深井大采高沿空工作面微震活动规律研究刘业献（山东能源淄矿集团唐口煤业公司，山东济宁272055）［摘要］通过研究深井工作面开采过程中的微震活动规律，得出微震事件分布的时空迁移性和周期性。
以唐口煤业有限公司5303大采高工作面为研究对象，得出了工作面超前采动应力分布范围为190m ，采空区顶、底板裂隙发育高度分别为75m ，60m ，该结论为深井开采冲击地压防治提供了重要的理论依据和参考。
［关键词］千米深井；大采高；沿空工作面；微震活动；采动应力；覆岩运动［中图分类号］TD324［文献标识码］B［文章编号］1006-6225（2014）06-0090-03Micro-seismic Ｒule of Large-mining-height Mining Face along Gob in 1000m Deep Mine［收稿日期］2014－09－10［DOI ］10.13532/11－3677/td.2014.06.024［作者简介］刘业献(1973－)，男，山东淄博人，高级工程师，现任唐口煤业公司总工程师，主要从事矿山开采安全管理及灾害防治等方面的研究。
［引用格式］刘业献.千米深井大采高沿空工作面微震活动规律研究［J ］.煤矿开采，2014，19（6）：90－92.AＲAMIS M /E 微震监测系统可实现对矿井包括冲击地压在内的微震信号进行远距离、实时、动态、自动监测，准确计算出能量大于100J 的震动及冲击地压发生的时间、能量及空间三维坐标，给出冲击地压等矿震信号的波形，确定出每次震动的震动类型，判断出冲击地压发生力源类型。
对矿井冲击地压危险程度进行评价，可出具冲击危险性评价报告和日常评价报告。
监测矿井上覆岩层的断裂信息，确定断裂层位，实现定量描述空间岩层结构运动和应力场的迁移演化规律。
通过监测掌握微震活动规律，掌握震源与采动影响关系，从而分析确定冲击危险区域，采取必要的防治措施，降低冲击危险［1－5］。
提高深部开采微震事件定位精度的研究
提高深部开采微震事件定位精度的研究王元杰;邓志刚;王传朋【摘要】分析了影响微震事件定位精度的因素,认为在给定速度模型的条件下,定位精度则主要依赖于事件波形到时读数的准确性和震源与拾震器之间的几何形状.结合现场的实际工程条件,进行了拾震器的优化布置,通过对事件波形的降噪处理,提高了P波、S波初至标定的准确性,进而提高了矿山微震事件定位的精度.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2011(037)012【总页数】5页(P60-63,81)【关键词】微震事件;定位精度;震波初至;优化布置;降噪【作者】王元杰;邓志刚;王传朋【作者单位】煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京市朝阳区,100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,100013;煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京市朝阳区,100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,100013;煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京市朝阳区,100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,100013【正文语种】中文【中图分类】TD324微震监测技术是利用煤岩体受力变形和破坏后本身发射出的震动波来进行监测工程岩体稳定性的技术方法。
微震事件的定位是进行矿山微震活动性研究的首要任务。
通过对震源的确定，可以进一步分析震动特性，确定震动集中区域，预测震动趋势，评价冲击危险。
因此，微震事件定位的准确性至关重要，有必要对提高矿山微震定位精度的技术进行研究，以有效地指导矿山微震监测系统的建设。
本文基于ARAMIS M／E井下微震监测系统的现场应用，结合现场实际工程条件，对拾震器的空间分布形状和事件波形到时读数的准确性等进行了综合分析，实现了对矿井微震事件定位精度的提高。
由波兰EMAG矿业电气自动化中心研制开发的ARAMIS M／E井下微震监测系统目前已经被波兰国内及世界各地的矿井广泛应用。
我国于2006年开始着手引进该套设备，已在华丰煤矿和老虎台煤矿等许多矿井得到应用。
煤矿冲击地压微震监测研究
煤矿冲击地压微震监测研究摘要:冲击地压是由于煤岩体内弹性变形能的突然释放而产生的一种以急剧，猛烈的破坏为特征的动力现象。
近年来，我国煤矿开采已逐渐进入深部开采，所以冲击地压问题也日益凸显。
冲击地压发生条件极为复杂，具有突发性，危害严重，所以在具体的工作中一定要加强对其管理。
本文就将对我国煤矿冲击地压微震的相关问题进行分析探讨。
关键词：煤矿；冲击地压；监测；措施现阶段，随着我国煤炭资源开采深度和开采强度的增加，矿井冲击地压等动力灾害日益加剧，严重地威胁着煤矿开采的安全。
冲击地压是矿山井巷和采场周围煤岩体在高应力作用下，由于变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力破坏现象，表现形式为大量煤岩体突然破碎抛向巷道，即出现岩爆现象。
冲击支护设备及附近工作人员，严重时会瞬间摧毁整个采场，对煤矿企业造成十分严重的损失，并可带来一系列矿井灾害，对冲击地压的防治重点是预测，如果可以获得准确的冲击提前预测，就可以提前做好各项应对措施，就可极大地减小冲击地压造成的危害。
目前，国内外预测方法大致有理论分析法以及现场实测法，来判断施工中有没有冲击可能性。
1、概述1.1、冲击地压的界定在煤矿工作的具体实施过程中，由于行业背景的差异，在我国水电交通隧道等行业将这种现象称之为岩爆，而在煤矿和冶金等采矿行业称之为冲击地压或矿震，全国科学技术名词审定委员会审定公布的3个术语的定义分别为：在煤矿工作的具体实施过程中，冲击地压是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出，巨响及气浪等现象，它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。
在煤矿工作的具体实施过程中岩爆是指地下工程开挖过程中由于应力释放出现围岩表面自行松弛破坏并喷射出来的现象。
在煤矿工作的具体实施过程中，矿震是指井巷或工作面周围煤岩体中突然在瞬间发生伴有巨响和冲击波的震动但不发生煤岩抛出的弹性变形能释放现象。
1.2、冲击地压的分类近年来，国内外学者从不同的角度提出了不同的冲击地压分类方法，比如在煤矿工作的具体实施过程中，按冲击地压发生位置可分为煤层冲击地压，顶板冲击地压和底板冲击地压；按冲击压力来源可分为重力型，构造型和重力构造型；按冲击能量大小可分为微冲击、弱冲击、中等冲击、强冲击和灾难性冲击类型等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
深井多煤层联合开采微震类型研究
作者：王启鑫
来源：《科技创新与应用》2013年第35期
摘要：随着经济发展速度的不断加快，我国社会发展对于资源的需求越来越多，煤炭资源的开采速度也越来越快，可以说是维持我国能源稳定和经济发展的一个支柱型产业。
而随着煤炭开采深度的不断增加，在深井开采过程中，往往会遇到矿震问题，对采矿人员的人身安全造成严重威胁。
文章结合深井多煤层联合开采的情况，利用相关的理论知识，对微震现象的原理、类型、规律等进行了分析，并探讨了其对于采矿活动的影响，为安全生产提供了相应的保证。
关键词：深井；多煤层；联合开采；微震类型
在我国不可再生能源的消费比例中，煤炭占据了70%以上的比例，对于我国经济发展的重要性是不言而喻的。
而随着社会对于煤炭需求的日益增加，煤炭的开采量不断增大，开采深度也越来越深。
在这样的情况下，矿井围岩应力增高，冲击矿压问题也成为较为严峻的问题，矿震在深井开采中严重影响着安全生产的进行。
因此，相关工作人员必须针对矿震问题，进行严格地分析和研究。
下面以某煤矿深井多煤层的开采为例，对微震类型进行研究。
1 煤矿概况
该煤矿为多层煤矿，采煤层可以分为数层，其中前三层储煤呈北倾趋势，距离地表较近，可以简单开挖后进行露天开采，目前也已经开采完毕。
4～8层属于浅层开采，距离地面约30～80m，其开采也相对简单。
9～11层属于当前开采的重点煤层，煤层平均厚度为6.5m，属于厚煤层，结构简单，煤层相对稳定。
但是，由于矿井是主副斜井加回风立井，采用两进一回的通风方式，距离地面超过100m，属于深井多煤层联合开采，如果出现矿震，对于煤矿开采人员的人身安全有着巨大的威胁。
因此，需要对微震原因、类型等进行分析，切实保证生产安全。
2 开采深度的影响
对于具有冲击倾向的煤岩层，通常情况下，只有在开采深度超过500m之后，其冲击的危险性才会显著提高，小于500m虽然也存在一定的风险，但是仍属于可以控制和预防的范畴。
经过相关的测量，该井现有工作面的开采深度为100m左右，并没有超过这个界限，因此也并不具备发生冲击地压的限定条件。
3 开采技术的影响
开采技术对于深井开采的安全性影响是十分巨大的，因此需要重点进行分析。
在该煤矿的深井开采过程中，可能引发矿震的因素主要包括以下几点：
3.1 顶板复合沉降的影响和周期破碎
在进行深井开采时，由于采空区域使用的顶板出现沉降，使得拖曳煤柱区的顶板产生了相应的拉张作用，由于开采深度的增大，两个煤层之间的符合沉降也会变大，从而使得顶板受到的拉力增大，底板受压破碎，从而引发岩体的破碎，导致微震现象的发生。
这里对煤层进行分组，设4～8层为丁，9～11层为戊，11层以下煤层为己。
由于主要开采面位于9～11层，则主要对戊组工作面的开采活动进行分析。
在煤矿开采过程中，由于受到各种因素的影响，已经出现过多次矿震情况，结合实际开采状况进行分析，排除施工因素的影响，主要对尚无开采活动的区域进行分析，也就是与己组工作面相接的区域。
结合之前的微震活动规律，随机选择该区域连续五日的频次活动进行分析。
通过对相应数据的分析和研究，在该区域的微震震源的深度范围内，存在着两个比较明显的震源中心，尤其是工作面邻近工业广场保护煤柱边缘的部分，更为显著。
这就表明该工作面在开采活动的影响下，底板的一部分和顶板的大部分出现了破裂，进而引发了微震的发生。
3.2 孤岛工作面
由于开采环境的特殊性，该组在开采过程中形成了孤岛工作面，使得局部的应力迅速增大。
在开采活动中己组工作面中呈条带状分布着较强的矿震，初步判定极大可能是由于顶板存在的戊组孤岛工作面所致。
3.3 下分层工作面的切眼外错
在开采活动中，开采工作面曾连续多次出现微震现象，导致开采工作多次紧急停工，严重影响了生产的顺利进行。
在发生矿震的位置，切眼外错分层的切眼深度为25m～30m，并且存在孤岛工作面，经过分析，微震产生的原因应该是应力的叠加造成了局部应力的增强，区域岩体无法承受过大的压力，产生破裂所致。
3.4 上分层工作面遗留煤柱
在产生微震的原因方面，上分层工作面遗留的煤柱也可能成为重要因素。
由于煤层停采之后，受开采技术和相关因素的限制，会在停采线至外段综采开采切眼之间遗留相应的煤柱，极可能造成应力的集中，引发矿震。
4 地质条件的影响
在开采工作面内，沿切眼内侧的断层延伸方向，存在一个北东向的强矿震集中分布带，震源平面向着西南方向倾斜，加上该地地质构造受到炮采时震动的影响，形成了一定的松动和破坏，抗干扰能力降低，可以由此推测出，在断裂带的两侧部分，地质条件相对较差，并且存在一定的延伸，在这种地质条件的影响下，极有可能引发工作面内高能量微震的反复发生。
结合以往的微震情况和对地质构造的分析，引发矿震的强度最高可以达到MLl.4（3.2X105J）。
同时，在戊组小断层带中，存在一个北东向分布的矿震集中带，在开采过程中，也曾经多次引发强矿震，且矿震强度一度达到MLl.9（3.7X106J）。
由此可以推测，在今后的开采过程中，受地质条件的影响，仍然可能发生较强的矿震，需要采取相应的预防措施。
5 结束语
结合上文的分析和研究，可以看出，就目前而言，深井多煤层联合开采的微震类型主要有四种，分别为：
（1）顶板运动和沉降诱发型矿震、岩爆和冲击地压。
在该煤矿的开采过程中，邻近工业广场煤柱边缘区域，其基本顶弯曲下沉拖曳和周期破断，可以对多个工作面产生显著的影响，从而导致该区域出现矿震、岩爆和冲击地压。
（2）局部应力叠加产生的煤体压缩型冲击低压。
下分层切眼或停采线外错、上分层工作面遗留煤柱以及上个煤层组遗留的孤岛工作面，都可能造成开采过程中局部应力的集中和增大，在开采过程中，如果没有相应的应对措施，可能引发煤体压缩型冲击地压。
（3）断层活化运动型矿震和冲击地压。
在断层附近进行煤矿的开采活动时，由于施工的影响，可能引发已有断层的活动，进而发生矿震。
针对断层的大小，诱发矿震的危险性也有着一定的差别。
对于大型断层，其安全距离为300m，而对于小型断层，其安全距离为100m，在开采过程中，要对断层情况进行详细分析，切实保证在安全距离外进行开采。
（4）深部爆破施工诱发型岩爆。
主要是指在煤矿开采过程中，使用雷管进行爆破施工时引发的微震，这种情况属于人为因素，可以通过细致的计算、分析等，将影响降到最小，而且可以提前进行预防，因此一般情况下可以忽略。
参考文献
[1]寇建新，吕有厂，李宏杰.深井多煤层联合开采微震类型分析[J].中国煤炭，2011，（11）：94-98.
[2]何世久.复杂地质条件下深井筒强突出多煤层揭煤技术[J].现代矿业，2012，（6）：66-67.
[3]黄庆国，高润平.特厚煤层综放面高精度微震监测技术的应用[J].中国煤炭，2010，（11）：121-124.
[4]李铁，蔡美峰，蔡明.分层开采煤矿的矿震能量释放模型与能量释放谱[J].煤炭学报，2007，（12）：45-47.。