非均匀介质条件下矿震震波三维传播模型构建及其应用

为了研究速度模型对矿震定位误差的影响,基于惠更斯原理建立了矿震波在层状非均匀介质中的三维传播模型,通过现场爆破振动试验,采用矿山微震定位监测系统进行监测。对矿震震波的正演建立了矿震震波传播的三维波动方程,并给出了矿震波在介质分界面上传播速度计算公式,由此对经典线性定位方法进行合理改进,使得基于均匀介质的线性定位方法适合于非均匀分层介质。将理论推导结果应用于矿山微震监测定位系统中,进行实际矿震定位计算。试验表明,速度模型对定位的影响较大,运用所建立的三维传播模型应用于矿震定位,有效提高了定位精度。     

矿震震波传播规律的三维模型及其应用

针对目前矿震震波的传播模型尚不完善这一问题,通过分析矿震产生的机理,对矿震进行分类。同时建立矿震发生的三维激振模型,进而导出矿震波的传播模型。通过在矿震监测系统的应用表明,该模型有效提高了震级计算和定位计算的精度。模型的建立解释了矿震发生的机理。     

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。     

矿井SOS微震监测网络优化设计及震源定位误差数值分析

提出了微震监测网络优化设计的5条一般性原则和运用Powell算法求解定位误差的方法。以平顶山十一矿SOS微震台网的优化布置方案为例,进行了定位误差数值计算,结果表明,定位误差保持在小于50m的水平,能够较准确地提供震源的基本信息和确定冲击危险的局部重点监测区域,表明对该矿微震监测台网的设计能够满足当前开采布局的要求,为下一步矿震活动规律监测和冲击危险的预测预报奠定了基础。     

矿山微震定位方法及应用研究

结合北京木城涧煤矿实际情况,研制了一套矿震监测定位系统。根据其多点布台的特点,采取了几种确定矿震震源的方法。以一次较大的矿震为例,采用小波分析滤波过的信号,结合所应用的定位方法,确定了矿震震源位置。此矿震监测定位系统的监测结果与实际矿震十分吻合,定位结果小于规定的误差上限。     

深部临空巨厚坚硬顶板断裂矿震规律及成因研究

为研究特厚煤层临空巨厚坚硬顶板断裂的矿震规律,以250105工作面实际工程地质及开采特征为研究背景,采用微震监测技术对矿震事件进行了定位和统计分析,得到了矿震事件多集中在工作面采空区侧及工作面前方0~100 m。同时,采用数值模拟,分析了不同开挖阶段工作面围岩的应力分布状态,得到了工作面前方20~90 m及靠近回风巷侧顶板岩层0~40 m均为应力高度集中区域。研究结果表明,250105工作面回采期间矿震事件主要集中分布在工作面前方及工作面临空侧,厚硬顶板的破断对矿震事件的诱发起主要控制作用。     

褶曲构造带附近掘进巷道矿震规律研究

通过分析胡家河矿微震监测系统,研究了褶曲构造带附近的巷道掘进过程中的矿震时空分布规律,同时详细分析了褶曲构造区域典型的强矿震的特征,进一步对矿震的活动提出控制手段。研究表明:褶曲构造区内的矿震发生机理主要以构造应力和采动影响共同作用下导致的,矿震主要分布在A4背斜轴部两侧180 m范围内;高能量的矿震在能量释放时,具有突然爆发的特点,其震动波速度会在极短的时间内由较低的平稳状态徒增至较高的状态;降低掘进速度、弱化煤岩体等可以有效控制矿震的活动。     

井上下微震联合监测震源垂直定位精度优化研究

震源垂直定位位置是煤矿冲击地压机理研究的重要基础数据,对冲击地压灾害的监测与防治研究具有重要意义。对于近水平煤层工作面,由于各微震台站之间高差较小,导致在进行震源定位计算时,震源参数的偏微分矩阵接近奇异,迭代计算无法收敛到准确解。对台站合理高差和无高差两种情况下的煤矿微震台网进行仿真模拟,结果表明当台网内台站处于同一水平面时,震源垂直位置的定位误差较大。为了解决这个难题,笔者在井下微震监测台站的基础上,增加了地面微震监测台站,形成井上下联合监测台网,有效优化了微震监测台网的空间结构,尤其是台站在垂直方向上的分布效果。对红庆河的微震数据进行分析可知对于2次方的微震事件,井上下联合监测系统的监测效能可达90%,3次方及以上的微震事件可达100%。通过对比10组井下断顶爆破引发的微震事件数据,发现井下微震监测系统定位结果基本位于煤层上方30 m的封孔范围内,井上下微震联合监测系统定位结果基本位于煤层上方30～60 m的爆破孔装药长度范围内;与单纯利用井下监测台站的定位结果相比,井上下微震联合监测系统的定位结果普遍距离真实震源更近,表明地面监测台站的加入有效提高了震源的垂直定位精度,解决了近水平煤层微震事件垂直定位误差较大的问题。     

关键层运动诱发矿震的微震探测初步研究

采用微地震定位监测技术对华丰煤矿关键层运动诱发矿震进行了研究.根据岩体在三维空间的破裂成像，得出：可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分；开采6，4层煤均引起了主关键层砾岩的破裂，砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展，在高度上先从下部开始；冲击地压显现地点不一定是矿震震源发生地点；统计观测的结果表明：部分砾岩断裂导致了矿震发生，大约50％的矿震是由于关键层的破裂引起的，只有个别矿震导致了冲击地压显现，说明了矿震与冲击地压的区别.展示了冲击地压产生原因的多样性及复杂性，提出了应根据不同的产生原因进行冲击地压防治的思路.     

煤矿矿震传感器检验方法试验研究

针对目前国内矿震传感器检验方面的迫切需要,引进了CS18VLF低频振动系统,提出了频率误差、幅值误差及幅值线性度检验指标,使用比较法开展了新旧DLM型矿震传感器的检验试验。试验结果表明：全新矿震传感器最大频率误差和最大幅值误差的平均值分别为2.5%、5.35%,井下长期使用后的矿震传感器最大频率误差和最大幅值误差的平均值分别为3.1%、14.3%,全新矿震传感器的幅值线性度平均值为0.991,井下长期使用后的矿震传感器的幅值线性度平均值为0.961,矿震传感器在井下长期使用后存在频率、幅值测量误差增大,幅值线性度减小的问题,验证了检验方法的可行性及必要性。根据新旧矿震传感器检验试验结果,初步确定频率误差低于3.5%、幅值误差低于10%,幅值线性度高于0.97为判断DLM型矿震传感器有效的临界值。     

Optimal spatial distribution of seismic stations in mines

A procedure is developed for obtaining the optimal spatial distribution of seismic stations in mines. The optimality criterion is derived from the theory of optimal experiment. An optimal seismic network is one such that the spatial distribution of the stations with respect to the hypocenter position of the seismic event gives the best possible precision for the hypocenter parameters. The approach allows, when needed, to take into consideration: (i) different probability of event occurrence at different mining areas; (ii) planning for the best estimates of selected parameter as for example epicenter coordinates; (iii) building a network that is optimal for location of seismic events within a specified range of seismic energy.Four applications, two hypothetical and two in actual mines in Canada and in South Africa, respectively, show that the proposed procedure for optimal distribution of seismic stations provides a powerful and useful tool.     

加强矿区地震监测台网职能建设

瓦斯爆炸、矿山地震、透水事故、地面塌陷等矿山地质灾害事故不仅严重威胁着矿山工作人员的生命安全,而且还会给矿山生产带来重大的经济损失,甚至影响到某矿区的经济发展及周边地质环境。有效利用地震台网监测矿山地质变动情况,通过地震台网预测地震可能引发的灾害事故,对完成矿山地质灾害定位、实现矿山安全信息化、加强矿区安全管理有着重要作用。从地方地震台网建设角度,着重探讨如何建设矿山地震监测台网工作,并提出几点关于加强地震监测台网建设的意见。     

某矿微震监测系统设计与台网精度分析

2013年9月23日夜间,某矿采区所属综合井、东风井上部采空区发生大面积垮塌,波及范围上至地表、下至综合井五中段(175m水平),垂直深度达400余米。本文选择微震监测手段对其进行采空区稳定性实时监测,在该矿采区综合井与竖井之间设计3个数据采集基站和12支微震传感器共同组成监测台网。并通过对矿体的移动带分析,进一步确定了监测点的布置位置处于移动带以外,可保证监测系统建设时的施工安全。最后对所设计的监测台网进行精度分析,从分析结果看出,微震监测台网可以满足监测需求。     

多卫星导航系统钟差解算效率分析

随着卫星数量和地面监测站数量的不断增多,每天将会产生大量的GNSS观测数据,若利用所有观测数据确定精密钟差,必定会影响其解算效率。为分析利用不同的测站数量确定精密钟差和利用GNSS多系统联合确定精密钟差对钟差解算的精度和解算速度的影响,本研究将采用具有4系统接收能力的MGEX测站和iGMAS测站的观测数据解算卫星钟差,根据解算结果分析测站数目与解算效率的关系以及不同解算策略与解算效率的关系。结果表明当测站数目增加到50个时,耗时最高增加39%,而相应钟差精度最高仅提升了10.5%,两步法解算策略较一步法解算策略,精度最高提高了48.02%,而耗时则减少了4182%。     

基坑回弹监测的方法及应用

该文介绍了基坑回弹监测的测点布设、标志形式、常用的观测方式及其精度、资料整理与分析等的基本工作方法,最后,通过一个具体的实例加以说明。     

模拟退火随机反演技术在苏德尔特油田贝14工区兴安岭群储层预测中的应用

Jason模拟退火随机地震反演方法是一项用于油田开发区块和提高储层描述精度及油气识别的重要技术。为了解决苏德尔特油田贝14工区兴安岭群储层空间变化,通过建立地质模型,综合地震、测井及地质等信息对贝14工区开展了模拟退火地震反演工作,利用本区反演成果,并综合多种资料进行分析,阐明了主力油层的分布范围、空间展布形态,纵向上为多套砂岩叠置,平面上表现为多期的特点,物源以东北向为主,反演剖面上呈条带状发育或透镜状的砂体表现为垂直物源或斜交物源方向,呈前积结构的反演剖面表现为顺物源方向。利用模拟退火随机反演有利于指导开发后期对储层特征的认识,为以后部署井位提供强有力的佐证。     

基于ARAMIS M/E微震监测的大采高综放顶板活动规律

采用高精度微震监测技术,结合现场支架阻力观测,对大采高综放开采顶板活动规律进行了研究。研究表明：微震事件的频次和能量具有明显的周期性,微震事件在高度上的动态发展规律反映出大采高综放顶板来压存在大小周期现象,且这种现象与工作面宏观观测得到的周期来压具有一致性;根据微震监测和支架阻力观测结果得出大采高综放开采顶板为“悬臂梁-铰接岩梁”结构。     

地震监测台网在矿山地震灾害评估中的应用

依据大同地震台网的地震记录,计算出了燕子山煤矿采空区塌陷引起的矿山地震和老杨沟煤矿顶板坍塌的地震基本参数;通过灾害调查确定了塌陷中心的位置,并对老杨沟煤矿顶板坍塌的成因进行了分析。得出利用地震监测台网不仅可以定位矿山地震,而且还可以定位矿山地震引发的塌陷,对矿区生产安全起到了一定的作用。