深井矿山微震事件波形研究

介绍了冬瓜山铜矿引进的南非ISSI公司微震监测系统的软硬件组成;对记录地震事件波形的处理方法开展了深入研究,并对比了手动处理与系统自动处理的区别,提高了事件定位的精度,为震源参数的精确计算奠定了基础;基于波形与生产活动的对应关系,对波形所做的分类研究可确保能够快速识别各类事件;通过对测试爆破和矿山发生的地压活动事件的分析,验证了波形分析方法的可行性;为圈定岩体稳定性危险区并判断其发展趋势,及保证生产安全提供了依据。     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,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.     

冬瓜山铜矿深井开采岩爆危险区分析与预测

根据冬瓜山矿床典型岩石的抗拉试验、全应力应变试验和峰值强度变形状态下的松弛试验结果以及矿床构造、岩性分布,研究了该矿床岩层的岩爆倾向性分布特征,分析了已发生的井巷岩爆特征;采用数值模拟方法,以硐室周边最大切向应力与岩石的抗压强度之比为判别指标,对采场围岩岩爆危险区进行了预测.研究结果表明矿体和矿体上盘岩石具有中等岩爆倾向,矿体下盘岩石具有弱岩爆倾向,它们都属于诱导性的岩爆;岩爆发生于具有岩爆倾向、应力大且能够产生能量突然释放的区域,主要集中于工程的交叉处附近、不同岩层的接触带附近的较坚硬岩体以及采场顶板、矿柱和采场四角的局部区域.     

基于微震监测的金属矿山地压演化规律分析

为研究金属矿山采矿活动中地应力、微震活动与地压演化的关系,采用高精度微震监测系统对矿山开采过程中微震活动的时空分布特征进行分析,通过对同一时间轴下的微震的活动性、微震累积视体、能量指数等参数的变化特征研究,分析了矿山采矿过程微震活动的时空演化规律及矩震级分布,揭示了矿山地压演化规律及趋势。并成功的在内蒙古某金矿工程采矿中应用,研究结果验证了高精度微震监测系统用于矿山地压演化规律分析的可行性,可为微震监测系统在此类工程的应用提供参考。     

楚雄地震带上的地震时间分布容量维和信息维变化特征

 对云南楚雄地震带1992~2002年期间地震活动的时间分形特征进行了研究.计算了地震时间分布的容量维和信息维,得到了容量维和信息维随时间变化的曲线.结果显示,楚雄地震带上的地震活动时间分布具有分形结构,地震活动的时间分维数无论是容量维还是信息维均反映出较大地震发生前存在着降维现象.     

基于微震监测的高强度开采工作面围岩响应规律

将微震监测系统引入西部高强度开采的典型矿区——小纪汗煤矿,实现了整个监测区域的"空间"监测,更为全面地捕捉围岩内部破裂信息,基于微震监测数据分析了煤矿工作面的矿压显现规律、岩层运动规律和围岩应力变形规律.结果表明:随着11203工作面的不断开采,微震事件的演化呈周期性变化,与工作面矿压显现规律密切相关,且周期来压平均步距为23 m.划分得到了工作面"三带"的范围及工作面开采扰动影响范围,为工作面的支护设计和灾害防治工作提供数据支撑.     

深部岩体脆延转化特性与覆岩塑性极限状态研究

为了研究深部开采覆岩变形破坏规律,基于深部岩体的脆延转化特性,采用解析分析方法,对深部采场上覆岩层极限承载能力进行了研究。结果表明:深部岩体在拉应力超过弹性极限强度后表现出塑性软化特性,承载能力随拉应变的增大而降低;深部开采上覆岩层的变形破坏规律主要受弯矩支配;随着采煤工作面的推进,采空区长度逐渐增大,上覆岩层所受弯矩逐渐增加,拉应变逐渐增大,当局部拉应力达到弹性极限强度时岩层处于弹性极限状态;随着采煤工作面的继续推进,弯矩继续增加,拉应变继续增大,最终岩层达到塑性极限状态,弯矩达到塑性极限值,岩层失去承载能力而断裂。关键岩层达到塑性极限状态时,因断裂而释放大量变形能,诱发冲击地压等矿山动力灾害。     

深部开采工程中渗流-损伤-应力耦合模型

为了研究地应力场、损伤对渗流场深部岩体的影响问题,从理论上分析了岩体渗流运动的基本规律,引入岩体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含岩体开挖过程固气-损伤耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动中岩体渗透性的演化规律。结果表明:在开采过程上覆岩层应力增大、变形增大,岩体垮落现象明显,并伴随着岩体渗透性迅速增大,应用该耦合模型解决实际工程和现场实际观测结果比较吻合。     

矿井深部开采非线性力学特点

为了解矿井深部开采过程中大范围非线性应力现象和自组织多分量现象,对采矿诱发地震和岩爆地震的监测方法和体系做了相应的分析,总结了深部采掘工程中岩体非线性力学特点.认为矿井地下巷道岩区碎化现象是由重力应力分量达到或者超过岩石的单轴压缩强度形成的.对人工填充体的组织和结构特点进行了分析,并利用岩石分区碎裂现象和自组织人工充填体的相互作用来提高采矿效率.     

纳林河深埋矿区水文地球化学垂向综合特征

为了区分蒙陕深埋矿区煤系地层及其顶板各含水层之间的水文地球化学特征差异,利用无机组分、环境同位素和有机组分开展了水质综合研究,结果表明：由于蒙陕深埋矿区位于毛乌素沙漠,地表被风积沙覆盖,具有极好的降水入渗能力,地表水和第四系水中矿化度<500mg/L,阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,属于HCO3-Ca·Mg型水;白垩系志丹群与第四系呈不整合接触,整体上构成了一个统一的含水综合体,使志丹群具有较好的补给水源,其无机水质特征与第四系水接近;深部含水层受到安定组相对隔水层影响,补给径流条件较弱,长期水岩作用导致侏罗系水中矿化度一般>3500mg/L,阳离子以Na+为主,阴离子以SO42-为主,属于SO4-Na型水,从水化学特征分析,洛河组与直罗组不存在直接的水力联系。环境同位素特征表明研究区雨水、地表水和第四系水属于现代地下水,志丹群水介于现代地下水和古水之间;深部直罗组和延安组地下水,δD、δ18O值均较低,且落在鄂尔多斯盆地雨水线下端,为循环深度较深,煤炭开采前为封闭条件较好的滞流地下水。地下水中溶解性有机质含量（TOC和UV254）随着含水层深度增加而逐渐降低;地表水和第四系水中主要出现了Ⅰ区和Ⅲ区的荧光峰,其中地表水中DOM来源更加丰富;志丹群、直罗组和延安组水中也出现了Ⅰ区的荧光峰,在Ⅰ区和Ⅱ区之间的荧光峰具有标志性;白垩系→直罗组,Ⅴ区荧光峰强度有增大趋势,表明深部直罗组含水层存在其他来源的腐殖质类DOM。总体上,利用多种手段开展水化学特征综合分析,可以很好地区分出各含水层之间水文地球化学特征差异,为煤矿水情水患快速准确判别和安全生产提供了科学依据。     

深部煤层开采高承压水突水预报及控制

以煤矿沉积岩体的工程地质、水文地质结构为切入点,利用地震和地质雷达技术实现软弱结构面的准确空间定位和岩体结构的精细探测。在 GIS 的支持下,建立煤层底板突水预测模型,提出底板突水评价指标体系,为煤矿深部开采提供系统的理论基础和安全可靠的技术方法。采用先进工艺的注浆堵水技术,对高承压水实施封堵,堵水效果 100%。为深部煤层高承压含水层上安全开采提供了一套较成功的预报和控制技术。     

邯郸矿区矿山地质环境承载力评价

依据矿山地质环境承载力的涵义及特点,从地质环境抗扰动能力和煤炭开采压力两个方面,建立矿山地质环境承载力评价指标体系,利用层次分析法确定指标权重值.对邯郸矿区进行系统的矿山地质环境承载力评价研究,研究结果显示:不同矿井的矿山地质条件、开采方法、开采技术水平及对环境的保护力度有差异,矿山地质环境抗扰动能力和煤炭开采压力有差异.研究结果对矿业开发、地质环境保护与恢复治理具有实用价值.     

Application of a microseismic monitoring system in deep mining

A microseismic monitoring system was used in the Donggua Shan underground copper mine, and its application was introduced. The spacial distribution of the seismic event was monitored effectively during mining with this system. The distribution of the seismic intensity in different time periods and in the different mining districts was obtained via the clustering analysis of the monitored results, and the different intensity concentration districts of seismicity were compartmentalized. The various characteristics and waveforms of different vibrations in the underground mine were revealed with the help of the micro-seismic monitoring system. It was proved that the construction and application of the micro-seismic monitoring system in the mine not only realized the continuous monitoring of seismicity in the deep mine, but also settled an this system.     

基于元胞自动机的深部采矿岩体变形的演化模型

根据深部采矿岩体变形的离散性特征,运用元胞自动机建模方法构建深部采矿岩体的变形演化模型;利用元胞岩石的状态变化概率和元胞状态变化的影响系数,实现深部采矿岩体的动力学模拟.在演化模型的基础上,进行了模拟实验,且运用R/S分析法对结果进行分析,得到了以离散度作为岩体稳定性的标准.     

深部巷道底板锚杆支护数值模拟

为研究深部巷道底板锚杆支护技术,采用RFPA~（2D）数值模拟软件,模拟有无底板锚杆支护情况下的深部巷道破坏情况。结果表明：有底板锚杆支护的深部巷道与无底板支护的相比,巷道周围应力分布均匀,抗破坏能力强,底鼓变形量小;巷道底角锚杆和底板锚杆对底鼓量的控制起重要作用。该结果可为深部巷道底鼓防治技术研究提供参考。