微震监测技术在煤矿动力灾害防治中的应用

煤矿中发生的岩爆、煤和瓦斯突出、突水等地质灾害,与煤岩体中的微地震现象有着必然的联系。开展高精度微震监测工作．通过判识潜在的煤矿动力灾害活动规律,进而实现时煤矿动力灾害实现预测预警。     

影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。     

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.     

基于高精度微震监测的特厚煤层综放工作面顶板运动规律

采用高精度微地震监测技术,研究了微震事件的动态发展规律和分布规律,结合岩石力学和矿山压力与岩层运动理论,推断得到了特厚煤层综放工作面顶板岩层运动规律.随工作面的推进,微震事件先在高位岩层以低密度分布,后在低位岩层呈高密度分布.微震事件发生层位与其最大振幅能量和的对比研究表明,微震事件在高度和时间上具有周期性分布规律,根据矿山压力与岩层运动理论,进而推知特厚煤层综放工作面的顶板岩层运动规律.现场支架工作阻力宏观观测表明,研究得到的特厚煤层综放工作面顶板岩层的周期性运动规律是存在的.     

单分量微地震信号的P波S波到时自动拾取方法

 单分量传感器依然是目前矿山中应用最广泛的传感器。针对矿山每天采集到的大量信号,提出了一种针对单分量微地震信号的P 波S 波到时拾取算法。长短时窗均值比法(STA/LTA)可以用来检测信号的变化趋势,结合改进的特征函数对信号的几何特征予以加强,进而可以提高震相识别的精度。随着长短时窗的滑动,信号的变化趋势表现在走势图上,再利用震相到时判别阈值可以初步定位到P 波S 波的到时区间。初步确定到时区间后,分别在P 波S 波的到时区间内应用AR-AIC 准则,可以计算出信号发生突变的位置,这两个点即对应着P 波S 波的到时。结合时差阈值判别和时频图谱,对拾取的结果再次做检验。经过两次判别,有效地提高了该算法的拾取精度。通过对1000 多条单分量微地震信号进行验证,自动拾取能拾取到71%的P 波到时和79%的S 波到时,相同条件下,自动拾取的结果不低于手动拾取的精度,满足矿山应用的要求。     

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.     

基于小波变换的自适应阈值微震信号去噪研究

针对矿山微震信号中所包含的随机噪声对微震监测和微震源的准确定位存在着严重干扰的问题,根据前人的研究成果,在分层阈值上增加分层自适应因子,提出一种新的分层自适应阈值方法.该方法根据矿山微震有效信号的低频特性,利用分层自适应因子,将高频部分的噪声信号最大限度地去除,提高矿山微震信号的信噪比;同时,最大程度地保留低频部分的信号.通过实际数据与分层阈值的对比,验证了该方法的有效性与优越性.     

微震监测技术在油气勘探中的应用与发展

近年来,随着世界经济形势动荡,油气工业持续保持快速发展,技术进步成为其中最重要的驱动力量,尤其是一些关键技术的创新和突破,油田勘探与开发过程中,测井是确定和评价油、气层的重要手段,也是解决一系列地质问题的重要手段。微地震监测技术在油气勘探中的应用已经取得重大进展,在优化开发方案、提高采收率等方面起到关键作用。     

冲击地压监测系统的实际应用

为了摸索煤矿因采深的逐步加大,造成煤矿冲击地压危险性增大的原因,进一步了解冲击地压发生的前兆,通过对ARAMIS M/E微震与ARES-5/E地音两套冲击地压监测系统的功能应用,数据整理、分析,大能量震动事件发生前煤岩层内破裂信号的接收对比分析,充分说明冲击事件的发生前,存在短期的应力变化阶段,及时对冲击事件的发生做出预测预报。     

对微地震监测的最大挑战：目标特性不明

不明确监测目标的特性对微地震监测的技术路线,甚至每一细节影响极大。由于观测点与目标由固体远隔,微地震监测和检验的可靠性比监测隐形航空器和航海器还要艰难。微地震最重要的两个特性是微小且通常是剪切破裂或具有剪切破裂成分,这与爆炸或天然大震甚至地方小震有重大差别。微地震监测的中心任务是使用三分量的地震台网,在仪器研制、数据采集、去噪、计算与解释中,尽力获得和提高有效信噪比。当前微地震监测最关键的是可行可靠的数据采集,尤其在地面。讨论并列举了其他挑战,尤其是井中邻近监测的可靠性。