基于微震监测技术在矿山安全管理中的应用研究

基于微震监测技术在矿山安全管理中的应用研究

鲁忻

身份证： 43072519890820257X

湖南省和清环境科技有限公司

摘要：微震监测技术在矿山安全保障中的不同应用，重点介绍了多通道全数字微震监测系统在铅锌矿的建立和应用，介绍了该系统的组成、功能和特点，详细介绍了该系统的范围和特点，并利用人工震源进行了高精度定位。该系统的建立对提高我国山体和地下灾害的监测和安全水平具有重要意义。微震监测系统的建立对提高我国矿山安全管理水平具有重要意义。

关键词：微震监测方法；矿山安全；微震监测系统

随着深海底土开发和底土工程的进一步发展，人们发现当高应力水平岩石破裂（如岩石爆炸）、激活隐藏复位等时，微震是岩石破裂过程中的伴随现象，它包含了大量关于沉积岩破坏和地质缺陷激活过程的有用信息，通过对微环境信号的分析和研究，可以推断岩石中性状态的变化，预测岩土结构的损伤，并逆转误差机理：将光敏网格放置在地下光刻机中自动检测，实现微震数据的传输和处理，并根据三维空间演示的定位原理确定误差情况。因此，微震监测方法具有远程监测、动态监测、测量和实时监测的特点。震源分析继续分析岩石损坏的程度和性质。由于缺乏对矿山的有效控制，全国每年都会发生矿山废弃物。同时，随着中国经济的发展，许多矿山开始深入挖掘，岩石爆炸等高压问题将逐渐显现，完全依靠传统的山地力学，这远远不能满足实际需要。地震监测技术在未来矿产生产中将发挥越来越重要的作用。在微观监测的基础上,结合近期其他科技成果和定量预测,，充分认识和预防山区自然灾害是促进山区安全管理科学化和现代化的重要研究方向。

1微震监测技术在矿山中的应用

（1）边坡稳定性监测。通过微血监测方法采集的微电信息，可以有效地分析稳定性现状，及时发现安全隐患，采取相应的应对措施，取得良好的监测效果，应采用符合停车要求的微冻结监测方法；并根据采集的电压分布数据进行随时间的电压分布，以确保安全生产。微震监测技术用于有效监测岩石变形。但是，目前中国很少有矿山采用这种监测技术，与发达国家相比还有很大差距，矿山建立了微冻结监测系统后，可以依靠日常安全工作，如井然有序地进行钻爆作业，及时获取钻爆作业时间、地点信息，监督钻爆作业进度等。使设施严格按照生产计划进行；矿山抢险应及时了解工程地质灾害发生的位置，或根据抢险方案进行准备。

（2）控制柱和采矿稳定性。矿柱作为维护上层和保护矿区的手段，是采后开采过程中应力和能量的传递介质，是电压和能量积累的场所。在开挖过程中，水库上层也会形成局部应力和能量集中。当应力集中超过岩石强度时，它们会导致喷出或破裂，导致采矿场地失去稳定性。根据微震现象的时空分布信息，可以及时确定应力吸收、能量传递和能量集中的程度，确定矿柱和采石场的稳定性。

(3）监测地下工程的影响范围、岩层高度和坍塌程度。矿井地下工程完工后对采空区影响的时间和范围，以及自然崩塌引起的岩体崩塌的高度和范围都在变化，而且通过常规监测方法难以控制岩体暴露或自然崩塌的程度，通过感应功、拉伸、卸载控制等多种控制手段，显示微震事件的时空分布，从而明确开挖的范围、高度和范围，为正确指导设计、维护和确保安全生产，可采用细粒度观测方法控制该区域的工程稳定性、地表岩石位移和滑坡，无坍塌。

（4）监测边坡稳定性。边坡稳定性对露天矿的正常生产和公路、铁路、水电站等设施的正常运行起着重要作用。利用地震控制方法观测露天矿边坡的稳定性可以取得良好的效果，有关微震事件的信息将有助于及时掌握边坡工程的可靠性，以便采取适当的工程措施消除危害。

（5）监测的其他应用。微震监测方法还可以用于监测隐伏断层的活化过程、大坝稳定性监测地下隧道的稳定性等。如井喷爆破作业的有序管理，可以及时获取钻井作业时间、地点信息，项目是否严格按照生产计划进行。

2.微震监测技术在我国矿山的应用

2.1微震监测技术在铅锌矿的应用

铅锌矿是我国典型的深水矿，由浅部和深部组成，在斯芬克斯面以下有金星岭和石两个区块。木质素和宾主矿深水区块分别赋存于主断裂的上部和下部，埋深580-880m。这些矿物是块状的，像灰烬一样沉积下来。深部土压力高，巷道围岩增大，围岩较大。当发生局部迫击炮保护时，二次保护增加，增加了防御成本。前人研究发现，该矿深部地应力具有典型的应力结构特征，最大水平超过垂直应力，水平和垂直地应力比为1.2~1.7，主电压最大限值为31.2MPa；同时，深海沉积物和岩层脆弱且容易爆炸，这是深井开采土壤压力的典型标志。用于安全生产，防止或减轻深井地震的影响，特别是在发生大规模滑坡、岩爆或地震的情况下，为保证矿井F3控制库的稳定性，确定深井地震压力监测方法。

2.1.1由于铅锌矿床的堆积特征和中部的退化序列，监测主要在狮身人面像北部进行，长度小于450米或更长。监测国安装所选监测系统的16通道探头（传感器）后，通过数值分析和模拟优化探头位置，在每个中间部分，探头位于其移动所在国家的上层和下层。此外，探头上下层之间的位置交替，没有重叠，并在空间中形成更均匀的分布。通用配置系统由三部分组成：地面监测站，探头安装在探头和地下开关中心之间先前优化的位置。

2.1.2微震监测系统功能

该系统在国外实施。它是中国第一个全数字宽带微震监测系统，频率灵敏度范围从几赫兹到5000赫兹。该系统可以实现远程全天候监测和微冻结现象的精确定位，计算地震级别（ric-3.0~4.0），释放设定的应力值，并使用其设置创建事件类型（如爆炸）、微系统、火山灰、，该系统配有可视化分析软件，可建立三维旋转空间模型。该模型显示了微量元素事件的位置，并确定了空间坐标、事件时间和能级、光谱分析等。此外，系统还可以根据采矿场地和条件的变化以及定位精度的要求进行转换和扩展。

2.1.3人工定位及定位精度测试系统

调试完成后，采用人工爆破的方法制作了火炉，验证了系统的定位效率和精度。首先，选择两个地震点，一个在探头阵列内，另一个在探头阵列外。爆炸前，勘测员精确确定了这两个点的空间坐标，然后利用微震系统改变它们的位置和空间坐标，在比较这些坐标时，可以计算地震系统的定位精度。在550m的中间选择人工源的所有点，其中探针矩阵中的源位于脉冲中，探针栅格后面的震中位于S3击穿脉冲中。

2.2微震系统的应用

铅锌矿建立的微震监测系统持续监测矿山地质灾害的发生、隐伏断层活动等，为钻探、爆破等工作提供有序管理，对矿山安全生产起着重要作用。目前，科研机构正在利用数据研究地压预测，结合自然灾害预测理论，通过长时间微震监测系统和定位获得的数据，特别是近年来在非线性理论基础上发展起来的结构化方法。

3结束语

微震系统可以通过人工震源提供全天候、数字化、自动化的震害观测，定位精度相当理想，对提高国家深井压力控制的技术水平和安全水平具有重要作用。最后指出，微震检测系统功能强大，综合应用前景广阔。

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