微震監測技術應用研究

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1、微震監測技術應用研究摘要：震動現象是由於礦山開采使巖層產生應力應變過程的動力現象，采礦微震主要是記錄礦山震動，並分析和利用這些信息，對礦山動力危險進行預測和預報關鍵詞：沖擊礦壓；微震監測；沖擊危險性預測；礦山動力危險“SOS”是SeismologicalObservationSystem的簡稱，該系統是從波蘭引進的，主要用於礦山震動監測。沖擊礦壓現象是嚴重威脅煤礦安全生產的災害之一，它是聚積在礦井巷道和采場周煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發生的爆炸性事故。動力將煤巖拋向巷道，同時發出強烈聲響，造成煤巖體震動和破壞，支架與設備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破

2、壞等情況。沖擊礦壓常見的情況有“巖爆”、“煤爆”、“礦山沖擊”、“沖擊礦壓”等一、硯北煤礦現狀概述硯北煤礦隸屬於甘肅華亭煤電股份有限公司年產600萬噸。目前正在開采二水平2502采區250205上工作面，該工作面為2502采區首采第一分層，所采煤層為煤5層，開采深度450-462米。工作面南部為背斜軸部，北部位於向斜西翼，傾角13-16^o煤層底板沿走向次級褶曲發育，底板起伏不平。工作面在向斜軸部附近，水平應力達到垂直應力的1.7倍左右。厚度近40米的煤層，具有強沖擊傾向性。老頂為堅硬的粉砂巖，厚度18米，工作面內無斷層、巖漿浸入體等其他構造。另外，地表

3、是山區,山谷落差達100多米o250205±工作面自2006年3月10日開始回采以來至今，累計發生強礦壓顯現多達30次，對礦井安全生產造成瞭嚴重的威脅由於硯北煤礦強礦壓災害嚴重，強礦壓災害與褶曲構造、煤層的厚度及力學特性、頂板巖層、地表形態等密切相關，而我國對於強礦壓的研究起步較晚，沒有完全成熟的強礦壓防治理論和控制經驗提供參考。為此，硯北煤礦在中國礦業大學的配合下，對強礦壓的預測與控制進行瞭長期的理論研究和實踐探索，對工作面進行瞭強礦壓的監測與防治，實現瞭安全生產，取得瞭較好的效果二、監測原理一臺DLM-SO信號采集站由16個“OS”微震信號采集器組成

4、，每個采集器與一個DLM2001型檢波測量探頭相連，也就是說1套采集站能夠控制16個DLM2001型檢波測量探頭。硯北煤礦使用瞭1套采集站，其中井下安裝15個探頭，地面安裝1個探頭，覆蓋瞭礦井的各個采區，每個探頭與采集站之間的最大距離為10km。為瞭接收到明顯的震動信號，測站盡可能接近待測區域，避免較大斷層及破碎帶的影響，並且能和其他探頭構成環形包圍（包括主站在內的至少3個探頭），盡量在重點區域多佈置探頭，按監測環境與要求選擇探頭監測方向，這樣定位結果的準確性將會大大提高，為進一步分析預報奠定堅實基礎由於硯北井田面積較大，所以在工作面回采過程中，要根據需

5、要移動探頭。微震監測系統的主要功能是對全礦范圍進行微震監測是一種區域性監測方法。自動記錄微震活動，對實時記錄的震動信號進行震源定位和微震能量計算，能為評價全礦范的沖撃礦壓危險提供依據三、監測方式震動是由地下開采引起的，是煤巖體斷裂破壞的結果。與大地地震相比，震動震中淺，強度小，震動頻率高，影響范圍小，故稱之為微震。微震法就是記錄采礦震動的能量，確定和分析震動的方向，具體來說，就是記錄震動的地震圖，確定已發生的震動參數，例如震動發生的時間，震中的位置，釋放能量的大小等。其原理是利用拾震儀站接收的直達P波起始點的時間差，在特定的波速場條件下進行二維或三維定位

6、，以判定破壞點，同時利用震相持續時間計算所釋放的能量和震級，並標入采掘工程圖,定出震動頻繁的區域，以便及時采取措施“SOS”微震監測儀用於礦山震動監測，可以對礦井工作面前方及其周圍微震事件通過連接的DLM2001型檢波測量探頭，把接收到的震動信號以電流的形式傳輸到地面的DLM-SO信號采集站，進而對記錄的震動信號進行定位和能量計算，可以較準確地確定10-100焦的低能量震動的位置，從而為礦山震動危險性的分析預測提供可靠資料、“SOS”微震監測系統的優點微震監測系統監測范可大可小，且具有較高的定位精度,已成為礦山開采誘發動力災害監測的主要技術手段。利用微震

7、監測系統，在發生微震活動的礦區內佈設微震探頭（傳感器），探測微破裂所發岀的地震波，確定發生地震波的位置，還可以給出地震活動性的強弱和頻率，通過微震監測獲得的微破裂分佈位置，判斷潛在的礦山動力災害活動規律，通過識別礦山動力災害活動規律實現預警五、應用結果“SOS”微震監測系統自2007年6月25日在硯北煤礦運行以來，在250205上工作面，共發生103焦以上的震動1763次，其中有1次強沖擊發生在2007年7月1010:26分，震動能量達1.9x107焦，來壓位置在工作面附近輔運順槽側，對巷道和設備造成嚴重破壞，有7次弱沖擊，震動能量在5.3x106焦左右

8、，這些沖擊將早晨惡搞巷道同程度的底鼓或頂下沉。下面以1次典型的來壓為例分析來壓規