微震技术在地下矿山的应用研究_吴佐汉.pdf
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1、12微震技术在地下矿山的应用研究 吴佐汉(福建省冶金工业设计院有限公司,福建福州350011)【摘要】矿山开采破坏了原岩应力平衡,在应力重新平衡过程中势必会在采掘工作面附近矿体或围岩中产生局部应力集中现象,超过围岩系统强度极限时就会发生损伤破坏甚至失稳,伴随着弹性能的释放,以弹性波的形式经围岩介质往外围传播,形成矿山震动(简称微震)。本文利用微震监测系统对各事件发震时间、三维位置及能量进行实时监测,从而分析矿山岩体的断裂信息、描述空间岩层结构运动和应力场的迁移演化规律、判别动力灾害危险程度,为矿山安全生产提供科学依据。研究表明,发生矿山动力灾害的可能性和微震能量有很大的关系,能量越大,岩体破坏
2、尺度越大,发生动力灾害的可能性就越大。【关键词】微震;能量;应力;安全Application of Microseismic Technology in Underground MinesWu Zuohan(Fujian Metallurgical Industry Design Institute Co.,Ltd.,Fuzhou 350011,Fujian)【Abstract】Mining destroys the stress balance of the original rock.In the process of stress rebalancing,local stress con
3、centration is bound to occur in the ore body or surrounding rock near the mining face.When the strength limit of the surrounding rock system is exceeded,damage and even instability will occur.With the release of elastic properties,it will spread to the periphery in the form of elastic waves through
4、the surrounding rock medium,forming mine vibration(referred to as microseism).In this paper,the microseismic monitoring system is used to monitor the occurrence time,three-dimensional position and energy of each event in real time,so as to analyze the fracture information of mine rock mass,describe
5、the migration and evolution law of spatial rock structure movement and stress field,and identify the risk degree of dynamic disasters,so as to provide a scientific basis for mine safety production.The research shows that the possibility of mine dynamic disaster has a great relationship with micro ea
6、rthquake energy.The greater the energy is,the larger the rock mass failure scale is,the greater the possibility of dynamic disaster is.【Key words】microseismic;energy;stress;safety作者简介:吴佐汉(1988-),男,采矿工程硕士研究生,工程师,毕业于北京科技大学采矿工程专业,从事专业:采矿工程。收稿日期:2022 年 7 月前言当地下岩石由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时,产生一种微弱的地震波向周围传播,通过在破裂
7、区周围的空间内布置多组检波器并实时采集微震数据,经过数据处理后,采用震动定位原理,可确定破裂发生的位置,并在三维空间上显示出来1。根据此原理,本文采用 IMS 微震监测系统对潘洛铁矿的微震事件进行监测,可实时掌握地下采矿活动引起的掘进巷道地压变化情况,起到了预警作用,并切实提高了企业安全生产的效率2。1 微震事件统计在地压监测中,描述震源能量释放强度特征的主要参数有震动能量、地震矩、震级及应力降等。地震矩是根据剪切震源模型参数所定义的震动强度的一种度量,是对震动事件总体强福 建 冶 金 2 0 2 3 年第 3 期 DOI:10.19574/ki.issn1672-7665.2023.03.0
8、1213度的最适当描述,但其计算模型与矿山开采诱发的大量拉张等小震动事件的震源模型不符,同时在其实际处理过程中需要较大的程序量,尤其是实时处理或定位时,用其确定震源强度有一定难度,与其相比,震级能更好描述矿岩体失稳的弹性能释放强度及应力场迁移演化规律3。因此,震级作为震动事件强度的最常用度量,在矿区微震监测中被普遍应用。本文微震事件监测周期为 2020 年 4 月 1 日至 4 月 30 日,期间,系统运行正常,传感器无异常。本周期时间段内微震监测系统监测到的有效岩石破裂事件共 164 次,微震事件震级 M的范围在-3.0-0.4,震级大于 0 的事件数为 0个。最大震级为-0.4(有两次事件
9、,非矿井范围),发震时间为 2020 年 4 月 21 日 12:01:47 和 2020年 4 月 26 日 14:11:17,震源坐标分别为(59656,3355,157)和(59645,3471,106),平面位置上分别位于 23#采空区和 23#采空区北侧,震源能量一般,基本不具有破坏性4。对本期所有事件震级分级统计见表 1。由上述初步统计可以看出,潘洛铁矿微震事件震级主要分布在-2 -1 区间,占 71.34%。表 1 微震事件震级分级统计震级分级震动次数/次所占比例/%M-22716.46-2 M-111771.34M -12012.20为了了解各中段的微震活动性情况,分别统计各中
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