露天矿无线微震监测系统建设及应用分析.pdf
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1、第 卷第期有色金属(矿山部分)年月 d o i:/j i s s n 露天矿无线微震监测系统建设及应用分析卢长伟,戴锐,张达(洛阳富川矿业有限公司,河南 洛阳 ;矿冶科技集团有限公司,北京 )摘要:我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产.微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可.通过岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析等技术形成了无线微震监测方案,在某露天矿完成了无线微震监测系统建设,采用长短时窗结合A I C方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了
2、震源自动定位,经爆破验证,台网内震源定位误差为 ,台网边缘震源定位误差为 ,满足某露天矿危险源震源定位精度要求,实时有效地保障了矿山安全生产.关键词:露天边坡;微震监测;无线;到时自动拾取;震源自动定位中图分类号:P ;T D 文献标志码:A文章编号:()C o n s t r u c t i o na n da p p l i c a t i o na n a l y s i so fw i r e l e s sm i c r o s e i s m i cm o n i t o r i n gs y s t e mo fo p e n p i tm i n eL UC h a n g w
3、 e i,D A IR u i,Z HANGD a(L u o y a n gF u c h u a nM i n i n gC o,L t d,L u o y a n gH e n a n ,C h i n a;B G R I MM T e c h n o l o g yG r o u p,B e i j i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:I no u rc o u n t r y,o p e n p i tm i n eg r a d u a l l ye n t e r e dt h ed e e pd e p r e s s i o nm i n i n
4、 gs t a g e,t h en u m b e ro fh i g ha n ds t e e ps l o p e si si n c r e a s i n g,l a n d s l i d ea c c i d e n th a sb e c o m eam a j o rh i d d e nd a n g e ra n ds a f e t yh a z a r di ns u r f a c em i n i n gp r o d u c t i o n,as e r i o u st h r e a tt om i n es a f e t yp r o d u c t
5、i o n A sa ne f f e c t i v es l o p em o n i t o r i n ga n de a r l yw a r n i n gm e t h o dc o v e r i n gt h ew h o l em i n e,m i c r o s e i s m i cm o n i t o r i n gt e c h n o l o g yh a sb e e nw i d e l yr e c o g n i z e db yt h e i n d u s t r y I nt h i sp a p e r,aw i r e l e s sm i
6、c r o s e i s m i cm o n i t o r i n gs c h e m eh a sb e e nf o r m e dt h r o u g hr o c k m i c r o f r a c t u r es e n s i n g,w e a ks i g n a l e x t r a c t i o n,w i r e l e s st r a n s m i s s i o n,p r o c e s s i n ga n da n a l y s i sa n do t h e rt e c h n o l o g i e s,a n dt h ec o
7、 n s t r u c t i o no faw i r e l e s sm i c r o s e i s m i cm o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e nc o m p l e t e d i na no p e n p i tm i n e A u t o m a t i cw a v e f o r mt i m ep i c k i n gi sr e a l i z e db ys h o r t a n ds h o r t t i m ew i n d o wc o m b i n e dw i t hA I Cm e t h
8、o d,a n da u t o m a t i cs o u r c e l o c a t i o ni sr e a l i z e db yn e t w o r ka u t o m a t i cs o u r c es e l e c t i o n m e t h o d A f t e rb l a s t i n gv e r i f i c a t i o n,t h es o u r c el o c a t i o ne r r o ri nn e t w o r ki s ,a n dt h es o u r c el o c a t i o ne r r o ra
9、 tn e t w o r ke d g ei s ,w h i c hm e e t st h er e q u i r e m e n to fs o u r c el o c a t i o na c c u r a c yo f a no p e n p i tm i n ed a n g e r s o u r c e T h em i n es a f e t yp r o d u c t i o n i sg u a r a n t e e de f f e c t i v e l y i nr e a l t i m e K e yw o r d s:o p e n p i t
10、 s l o p e;m i c r o s e i s m i cm o n i t o r i n g;w i r e l e s s;a u t o m a t i cp i c k u p;a u t o m a t i cs o u r c e l o c a t i o n收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目(Y F E )作者简介:卢 长 伟(),男,工 程 师,采 矿 工 程 专 业,E m a i l:c j d x l c w c o m.通信作者:戴锐(),男,硕士,高级工程师,地球物理学专业,主要从事微震监测、预警云服务的研发工作,E m a i l:d a i r
11、 u i b g r i m m c o m.我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产.微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可 .现有的有线微震监测系统在露天矿生产环境布设台网时,线缆的布设常需要跨过生产区域,影响生产效率的同时,极容易被破坏,影响微震监测系统的有效运行,亟需研究无线微震监测技术,以形成岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析综合微震监测方案.现有的露天边坡震源自动定位方法精度低,无法满足露天边坡稳定性分析需求 ,亟需研究适应某露天矿有色金属(矿山部分)第 卷
12、工况环境的高精度危险源自动定位方法.本文结合某露天矿工况环境,形成了无线微震监测方案,采用长短时窗结合A I C方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了矿山危险源自动定位 ,从而实时有效地保障某露天矿安全生产.矿山开采现状某露天矿矿区保有工业矿石储量 t,钼金属量 t,伴生铁矿石量达 t,开采标高:m,开采深度为 m.开拓方式为公路开拓、汽车运输,采矿方法为组合台阶法,采场台阶高度为 m,终了台阶坡面角为 ,最终边坡角为 .设置个露天采场,采场东西长约 m,南北宽约 m,其中露天采场以纵线为界,分东、西两部分,纵线以东为东部采区,纵线以西为西部采区.矿山开拓主运输道路布置
13、在采场西部边帮,向下通往采场各水平,生产活动主要在东部采区的南部和东部,采场已形成深凹露天矿场形态.随着矿山露天开采作业不断往深部推进,露天坑底距离民采空区越来越近,同时,南部边坡裂缝扩展风险越来越大.在采空区影响下,露天坑底已出现局部塌陷(如图所示),采空区引发的采场塌陷图某露天矿局部塌陷F i g P a r t i a l c o l l a p s eo fa no p e np i tm i n e风险 越 来 越 大,同 时,在 南 部 边 坡 、m等水平出现裂缝(如图所示),裂隙的延伸引发的边坡塌陷风险越来越高.图边坡裂缝F i g S l o p ec r a c k 无线微震
14、监测方案根据露天矿实际情况,形成“岩体微破裂感知弱信号提取无线传输数据处理分析”无线微震监测方案,如图所示.采用矿冶科技集团有限公司自主研发的B S N(B G R I MMS e i s m i cN e t w o r k)微震监测系统.根据实际监测区域,在 、m台阶打孔安装微震传感器,传感器具有较好的低频响应特性,可实现硬/软岩下微震信号高保真拾取的矿山单轴微震监测传感器及其幅频响应曲线,如图所示,可以看到频响曲线在 H z频带内较为稳定,具有良好的响应特征.数据采集采用太阳能结合蓄电池形成不间断供电模式.在山顶建设无线网桥主站连接矿山调度室,在坡体建无线网桥分站,如图所示.最终微震信号
15、通过岩体微破裂传感触发,弱信号提取,数据采集分站接收,通过无线网桥传输至微震监测主机,在调度室进行处理分析,完成露天矿无线微震监测.图无线微震监测方案F i g W i r e l e s sm i c r o s e i s m i cm o n i t o r i n gs c h e m e第期卢长伟等:露天矿无线微震监测系统建设及应用分析图B S N微震传感器及其幅频响应曲线F i g B S Nm i c r o s e i s m i c s e n s o ra n da m p l i t u d e f r e q u e n c yr e s p o n s ec u r
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