李雅庄煤矿SOS微震监测系统台网建立及可靠性研究

霍州煤电集团李雅庄煤矿是霍州煤电唯一的一个高瓦斯矿井，随着采深的增加，矿山压力明显增加，目前正在准备的228工作面是上下两侧区段已采的孤岛工作面。煤炮频繁。基于此在李雅庄煤矿建立一套SOS微震监测系统并进行了系统测试，测试结果显示该微震系统能够保证数据的准确性和可靠性，初期的监测工作也再次验证了该系统的可靠性，表明该系统能够满足煤矿动力灾害监测的要求并有效指导矿山的安全生产。     

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。     

基于微震监测技术的岩爆预警研究

目的通过微震监测系统(MMS)对锦屏二级水电站施工排水洞进行微震监测,对比分析"11·28"极强岩爆灾害实际情况与微震监测结果,探讨岩爆发生的前兆特征及预警预报方法.方法首先对监测隧洞复杂条件下进行微震系统构建,然后进行数据采集、信号过滤与分析,总结微震事件多种指标演化规律.结果提出"多指标、多步骤"综合评价强岩爆、极强岩爆微震预警机制:第一步,确定有效数据,事件数10次/d,能量0.1 k J/次、位置距离临空面小于10 m;第二步,事件聚集度;第三步,突增事件,超过50次/d,能量超过10 k J/次、累积能量超过100 k J/次,是极强岩爆前兆.结论发生强、极强岩爆前具有明显微破裂前兆特征,微震事件空间分布规律由无序、随机分散向有序、集中自组织演变;有效微震事件数目、集中程度、单个事件能量大小及其累计能量释放速率等多个指标是强、极强岩爆预警机制的重要依据.     

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.     

北山花岗岩区微震事件的Fisher判别模型

应用微震监测系统,对北山坑探设施开挖过程进行实时监测。为研究北山花岗岩区微震事件的判别方法,采用Fisher判别分析法,选取地震力矩、微震能量、微震体变势、静应力降和视应力等5个震源参数作为判别因子,综合考虑各震源参数的差异性,建立爆破和微震事件Fisher判别模型,并对该模型进行检验。结果表明:总体判别正确率为86.3%,其中爆破组监测数据正确判别率达100%,微震组监测数据的正确判别率为76.4%,判别结果与事件实际基本相符。该模型简便易行,正确率较高,能够对北山花岗岩区爆破和微震事件进行有效地识别。     

红透山铜矿微震监测系统及其应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,建立矿山微震监测系统,通过构建红透山铜矿三维地质模型,优化传感器布设方案,对深部地压活动规律进行连续实时监测.通过微震监测结果与实际爆破震源对比,监测系统对于传感器监测范围内震源的定位误差小于5m,表明微震监测系统对于人工震源具有很高的定位精度.微震监测系统能够连续实时地对地压活动进行监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

动力扰动下煤体破裂电磁和微震响应特征及关联性

利用煤岩动力灾害监测系统(ZDKT-1型)对平煤十矿10次爆破作业进行实时监测,分析煤岩体在动力扰动下破坏失稳的电磁及微震信号特征,并探究两类信号的耦合关系.研究结果发现:煤矿井下电磁和微震背景噪声为具有多个主频的宽频扰动,且不严格符合50 Hz的倍频;爆破作业电磁信号存在明显脉冲特性,单边幅值在14 mV左右;而微震信号波形为更具对称性的简谐振动,单边幅值也明显大于电磁信号;爆破掘进现场的电磁和微震信号在时间上具有很好的同步性;电磁和微震信号能量符合较好的线性关系,拟合相关性系数达0.966.     

深埋TBM隧道施工微震监测规律

随着各类地下工程向着深部发展,因开挖卸荷导致的围岩失稳问题日益突出。为了对围岩失稳进行预报预警,该文以西藏在建的某公路隧道为研究对象,构建了微震监测系统,总结了深埋隧道隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)开挖过程中微震活动的时空演化规律,揭示了微震事件b值与围岩失稳风险水平之间的关系。结果表明:微震事件数及其能量随TBM日掘进进尺的增大而增多;岩体垮塌发生前,微震事件在空间上聚集,时间上呈增多趋势,微震事件聚集区域与岩体垮塌位置吻合;微震事件b值能够表征隧道围岩稳定性。研究结果验证了微震监测技术用于洞室围岩稳定性评价的可行性,并为微震监测技术在类似工程中的应用提供了参考。     

微破裂向量扫描在L606-6井压裂微震监测中的应用

为评估压裂效果及地面监测质量,进行了L606-6井地面微震监测应用研究.监测过程严格执行了安静处布台和有效去噪等应用VS的必要条件,最大限度地提高了信噪比,获得了微震释放能量的平均最小信噪比为3.6％.研究结果表明,微地震时间间歇性和空间随机跳跃性明显,开始破裂需要的积累能量的时间较短,以后逐渐延长;缝网形成过程中每个重要时段的微震群发生的地域和范围仅是整个最后裂缝带中的局部,包括稍远处被诱发的震群,直到形成最后缝网;除几个构成缝网主要形状的特征时段外,多数微震活动的重要时段显示了这些微震在加密缝网,或者"填空";此地域的最大主压应力的方向很可能在水平方向,且在NE30°和NE90°之间.这是一次较典型的水力压裂及其微震监测.借鉴L606-6井地面监测结果,对该块在L606-6井附近的三口井进行了压裂,并进行了井中微地震监测,四口井的裂缝走向和尺度基本一致,某种程度上验证了地面监测结果的可靠性.     

FFT频谱分析在微震信号识别中的应用

 为识别采场大爆破信号与岩石破裂大震级微震信号,运用MATLAB 的快速傅里叶变换(FFT)频谱分析,对采场大爆破信号和大震级微震信号的功率谱和幅频特性进行分析,并对比两者能量在频带上的分布差异。研究表明,大震级微震信号频带分布较宽,且在30～50 Hz 达到了最大幅值,采场大爆破信号频带更窄、幅值更大、且一般在10 Hz 就能达到最大幅值。由于爆破释放的能量较大且释放的非常快,采场大爆破信号能量大多分布在0～30 Hz 的低频区域,大震级微震信号的能量大多分布于30～50 Hz 区域。利用信号特性实现对两种信号快速有效的辨识,为后期微震监测对地压风险区域的预测预报提供了准确的数据支撑。     

基于微震监测的浅埋工作面动压预警技术研究

石圪台煤矿为更有效地预测预报动载矿压事故,应用KJ768微震监测系统对31201工作面回采期间进行监测。根据微震事件的数量及能量与顶板来压之间的规律,总结出3-1煤顶板来压预警数量指标为15个微震事件,总能量指标为4.0E+10~5J;2-2煤顶板来压预警数量指标为30个微震事件,总能量指标为8.0E+10~5J。根据预警指标准确预报了动载矿压事故,为矿井的安全高效开采提供了保障。     

基于HHT的微震信号分析

利用希尔伯特-黄变换(HHT)中经验模态分解(EMD)法,对武钢金山店铁矿微震监测信号进行分解,得到满足一定条件的IMF分量,再对其进行希尔伯特变换,得到能量谱图,通过对波形和谱图的分析,实现微震震源的提取及分类。     

掘进工作面瓦斯异常涌出的微震前兆特征分析与验证

为了探索煤与瓦斯突出的微震监测可行性,在贵州某矿11112掘进工作面开展了巷道掘进过程中瓦斯异常涌出的微震响应规律研究,寻求了微震、声发射、电磁辐射三者与敏感指标瓦斯浓度之间的内在关联特征。通过分析煤与瓦斯突出的微震监测预警机制,结合该掘进工作面的实测数据进行统计分析,得到如下结论:(1)微震技术内因(瓦斯压力)、外因(地应力等)的联合监测机制是瓦斯突出预警的前提和基础;(2)瓦斯异常涌出是煤与瓦斯突出的直接征兆,瓦斯涌出变化伴随有较明显的微震响应;(3)微震的震动频次、能量(震级)、分布规律等指标与瓦斯异常涌出之间存在关联规律;(4)以掘进工作面瓦斯涌出异常为参照,对比验证了震、声、电参量与瓦斯数据的内在联系。本文研究初步探索了基于微震监测的煤与瓦斯突出前兆特征挖掘及预警方法,对煤与瓦斯突出灾害的监测预警具有一定参考意义。     

矿山微震监测结果可视化

为了解决矿山微震进行可视化问题,采用模拟方法介绍了矿山微震监测结果可视化原理及成像方法,用计算机可视化方法分析矿震灾害,模拟矿震灾害的发生结果,用图表的形式实时反映矿山微震具体参数的变化情况.利用Visual Basic实现了程序部分,并且对AutoCAD与Excel进行二次开发,用直观的图形、图像、图表、曲线等来显示矿山微震监测结果.实现了矿震发生的地点、能量、时间、频率等基本参数的可视化,快速动态地反映矿震模拟数据结果,达到预警和紧急避险的目的.     

冲击地压微震监测预警系统的应用研究

介绍了冲击矿压的基本原理、微震监测技术的原理，并且阐述了微震监测系统的架构以及功能性设计。     

煤矿高应力巷道冲击地压微地震监测技术应用

 针对山西某矿盘区大巷受应力集中影响处于高应力状态,巷道支护困难,多次出现片帮、底鼓、U 型钢支架被推倒等动压现象,受到冲击地压威胁,将微地震监测技术应用于该大巷对其顶板岩层破断情况进行监测,共安装2 台分站和18 个测点,以实现对该区域内冲击地压灾害进行监测预警。2014 年2 月1 日至3 月16 日的监测结果表明,监测区域内每日微震事件发生0~4次,事件能量较小,微震事件集中在2 个区域,与现场采掘活动密切相关,因此应加强微震事件密集区的监控,如果出现异常应立即采取停产卸压等应对措施。     

井中微震监测观测系统优化设计

数据采集是水力压裂微震监测技术的基础,其品质高低决定了微震监测的成败。合理设计观测系统有助于提高监测数据品质。使用模型数据和实际监测数据,分析了现有观测系统对微震事件的初至信息和极化特征两个重要参数的影响。提出对观测系统进行改进:加大检波器间距,单边布置检波器和安装临时桥塞器;以此弥补检波器有限的不足和注压流体对于微震事件信号的干扰,进而提升微震监测数据的品质,有利于提高微震震源定位精度。     

基于监测非法采矿行为的微震监测功能二次开发技术

国有大型矿山周围的非法采矿行为严重影响了矿山的采矿秩序,进而严重影响了矿山安全,造成极大的隐患.以微震监测的时空定位技术为理论基础,通过对微震监测系统实用新功能的二次开发,实现了应用微震监测技术实时监测非法采矿行为,做到了精度定位非法采矿作业地点,指导矿山执法人员及时予以打击和清除.这对于保护国家的矿产资源和矿山安全发挥了提供了有效的技术手段.     

基于U-Net的矿山微震初至拾取研究

初至到时拾取是微震数据处理中基础而又重要的环节,关系到整个微震监测系统的精度与可靠性。因此,为了解决传统初至拾取方法存在拾取效率低和拾取精度差的问题,引入深度学习方法,构建U型神经网络(U-Net)来预测三分量矿山微震数据P波、S波和噪声的概率分布,并根据概率峰值提取其初至到达时间。实验结果表明：本文算法的拾取结果准确度高且误差范围较小,与AR pick (auto regression pick)算法相比,其拾取结果具有明显的优越性。所构建的初至拾取模型可用于矿山动力灾害微震监测,解决微震监测的瓶颈问题,为矿山安全生产风险智能监测预警提供强力技术支撑。     

断层冲击相似模拟微震信号频谱分析

以济三煤矿6303工作面地质条件为背景,进行了断层冲击矿压相似模拟试验研究。利用TDS-6微震采集系统记录了试验过程微震信号,通过对微震信号频谱分析,并结合采动过程中矿压显现特征,总结提炼出断层滑移失稳微震信号的重要波形特征。试验结果表明:采动作用可诱发断层滑移失稳,如果断层围岩系统处于临界应力状态,则很小的扰动就能引起断层滑移失稳。冲击震动波传播遇到断层等不连续面时发生反射、折射,震动波部分或者完全不能穿过断层,导致在断层的另一盘监测不到震动信号。而断层滑移失稳是断层两盘发生的突然相对错动。因此,断层两盘是否监测到明显的震动信号,可以作为断层发生活化的判据。这一结论对于利用微震监测系统监测预报断层冲击矿压具有一定的借鉴意义。