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平煤股份十一矿随着开采深度的增加,己二采区五区段以上、轨皮两巷区段周围及其上部车场大巷附近多次突然发生巷道变形和顶板冒落的现象,给防治工作带来极大难度,为此,该矿联合中国矿业大学建立运行了微震监测系统用于冲击矿压的预报和防治。通过应用实践证明,该系统能够准确的对待测区域震源位置及能量进行判断,积累分析待测区域冲击地压的发生机理和条件,从而为工人和生产创造了良好安全环境。
1 微震监测系统测网的布置原则
微震监测系统预测预报冲击矿压,测网布置对震源精确定位至关重要,在实际应用中需遵循以下原则:
(1)微震测点应布置在待测区域周围,采用全方位、多层位布点且数量要达到足够的监测密度。
(2)测站不易布置在地质构造带,但要尽可能接近监测区域,检波测量探头应布置在底板岩层。
(3)测站安装位置应远离长期干扰源,例如:变电所,车场,泵站等。
(4)微震测网不仅要监测生产区域,还要根据接替计划对未来一段时间开采区域进行监测。
2 微震监测技术的应用
2.1 微震系统波形标注和定位计算的准确性分析
微震系统是通过对震动波形进行标注和计算从而得到震动事件产生的能量和发生位置的,根据实践应用表明微震监测系统首次进入的标注对震源的精度至关重要,但该系统自动标注P波到达时刻有时较大误差,而经过手动标注分析后,事件的定位精度明显提高。例如:2009年10月4日16:10分己二轨下四区段有一强烈的煤炮声,四区段口向上8米处附近,出现顶板掉渣,东侧片帮,水管被抛入道中,区域内都有较强的震感。经手动标注微震监测系统计算定位坐标为:X=23253m,Y=44144m,Z=721m。实际地理坐标为X=23164m,Y=44195m,Z=743m。误差22m。因此对记录的震动文件应采用人工直接标记,并逐步总结掌握波形标注方法,从而提高震源位置和震动能量的准确性。分析总结的标注方法如下:
(1)对于低能量信号,波形幅值在大多数通道中都比较小,可考虑滤波和删除震动图形。
(2)记录震动信号的通道数比较少,噪音比较大时,标注时可先采用滤波方法处理,再进行标注。
(3)对于波形比较小,首次到达时间较难辨认的信号,P波偏差的时,可用组合键对Pp的位置进行微调来保持精度,微调原则为:偏差为负向左微调,正向右微调。
(4)若信号比较强,初次到达时刻也容易辨认,但P波偏差较大,可去掉一些相对波形较小、P波首次到达时间较难辨认的信号。
(5)若大多数通道上的P波偏差都较大,则应重新选择波形和幅值较大,首次到达时间较易辨认的通道,若计算后P波偏差小时,可考虑在误差不明显增加通道个数重新计算。
(6)选择通道应尽可能保留距震源位置比较近的台站信号,除非信号受污染误差较大。
2.2 微震系统在局部的预测应用
通过SOS微震监测系统的实践应用,除基本可以确定冲击矿震发生的地点和释放的能量以外,还可对高危险区域进行分区,观察分区能量释放规律。例如:被分区的己16-17-22141停采线附近区域岩体能量释放中,较大能量释放时,分区内的震动次数有较大增加,但能量的释放不明显,说明强震发生前,岩体能量活动剧烈。应用中及时掌握这种规律,可在今后冲击矿压发生前,提出预警信息,提前做好防范,从而减少矿压显现时对矿井安全生产造成的影响。
3 结论
(1)SOS微震系统的应用提高了煤矿开采中,人们对冲击地压灾害成因机理和灾害类型的认识,解决了困惑十一矿的难题,明确了防治目标。
(2)SOS微震系统通过分区预测预报和微震结合来预测高矿震危险区将积累大量技术和理论资料,将为以后冲击地压的防治提供方向。
(3)SOS微震系统今后需进行改进、完善的方向:需迅速实现系统的故障语音报警和查询功能;进一步加大微震预测分析软件的研究,并使其具有可视化分析功能。
参考文献:
[1]窦林名,何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M]徐州:中国矿业大学出版社,2001
[2]李志华,窦林名,管向清,柳俊仓,巩思园,等. 矿震前兆分区监测方法及应用[J]. 煤炭学报,2009(5):614-618
[3]牟宗龙,窦林名,巩思园,等. 矿 井 SOS 微震监测网络优化设计及震源定位误差数值分析[J]. 煤矿开采,2009
[4]姜福兴,杨淑华,成云海,等.煤矿冲击地压的微地震监测研究[J].地球物理学报,2006,49(5):1511-1516
作者简介:
路广奇(1980-),男,毕业于河南理工大学安全工程专业,助理工程师,现主要从事煤矿瓦斯技术管理和冲击矿压防治研究。
1 微震监测系统测网的布置原则
微震监测系统预测预报冲击矿压,测网布置对震源精确定位至关重要,在实际应用中需遵循以下原则:
(1)微震测点应布置在待测区域周围,采用全方位、多层位布点且数量要达到足够的监测密度。
(2)测站不易布置在地质构造带,但要尽可能接近监测区域,检波测量探头应布置在底板岩层。
(3)测站安装位置应远离长期干扰源,例如:变电所,车场,泵站等。
(4)微震测网不仅要监测生产区域,还要根据接替计划对未来一段时间开采区域进行监测。
2 微震监测技术的应用
2.1 微震系统波形标注和定位计算的准确性分析
微震系统是通过对震动波形进行标注和计算从而得到震动事件产生的能量和发生位置的,根据实践应用表明微震监测系统首次进入的标注对震源的精度至关重要,但该系统自动标注P波到达时刻有时较大误差,而经过手动标注分析后,事件的定位精度明显提高。例如:2009年10月4日16:10分己二轨下四区段有一强烈的煤炮声,四区段口向上8米处附近,出现顶板掉渣,东侧片帮,水管被抛入道中,区域内都有较强的震感。经手动标注微震监测系统计算定位坐标为:X=23253m,Y=44144m,Z=721m。实际地理坐标为X=23164m,Y=44195m,Z=743m。误差22m。因此对记录的震动文件应采用人工直接标记,并逐步总结掌握波形标注方法,从而提高震源位置和震动能量的准确性。分析总结的标注方法如下:
(1)对于低能量信号,波形幅值在大多数通道中都比较小,可考虑滤波和删除震动图形。
(2)记录震动信号的通道数比较少,噪音比较大时,标注时可先采用滤波方法处理,再进行标注。
(3)对于波形比较小,首次到达时间较难辨认的信号,P波偏差的时,可用组合键对Pp的位置进行微调来保持精度,微调原则为:偏差为负向左微调,正向右微调。
(4)若信号比较强,初次到达时刻也容易辨认,但P波偏差较大,可去掉一些相对波形较小、P波首次到达时间较难辨认的信号。
(5)若大多数通道上的P波偏差都较大,则应重新选择波形和幅值较大,首次到达时间较易辨认的通道,若计算后P波偏差小时,可考虑在误差不明显增加通道个数重新计算。
(6)选择通道应尽可能保留距震源位置比较近的台站信号,除非信号受污染误差较大。
2.2 微震系统在局部的预测应用
通过SOS微震监测系统的实践应用,除基本可以确定冲击矿震发生的地点和释放的能量以外,还可对高危险区域进行分区,观察分区能量释放规律。例如:被分区的己16-17-22141停采线附近区域岩体能量释放中,较大能量释放时,分区内的震动次数有较大增加,但能量的释放不明显,说明强震发生前,岩体能量活动剧烈。应用中及时掌握这种规律,可在今后冲击矿压发生前,提出预警信息,提前做好防范,从而减少矿压显现时对矿井安全生产造成的影响。
3 结论
(1)SOS微震系统的应用提高了煤矿开采中,人们对冲击地压灾害成因机理和灾害类型的认识,解决了困惑十一矿的难题,明确了防治目标。
(2)SOS微震系统通过分区预测预报和微震结合来预测高矿震危险区将积累大量技术和理论资料,将为以后冲击地压的防治提供方向。
(3)SOS微震系统今后需进行改进、完善的方向:需迅速实现系统的故障语音报警和查询功能;进一步加大微震预测分析软件的研究,并使其具有可视化分析功能。
参考文献:
[1]窦林名,何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M]徐州:中国矿业大学出版社,2001
[2]李志华,窦林名,管向清,柳俊仓,巩思园,等. 矿震前兆分区监测方法及应用[J]. 煤炭学报,2009(5):614-618
[3]牟宗龙,窦林名,巩思园,等. 矿 井 SOS 微震监测网络优化设计及震源定位误差数值分析[J]. 煤矿开采,2009
[4]姜福兴,杨淑华,成云海,等.煤矿冲击地压的微地震监测研究[J].地球物理学报,2006,49(5):1511-1516
作者简介:
路广奇(1980-),男,毕业于河南理工大学安全工程专业,助理工程师,现主要从事煤矿瓦斯技术管理和冲击矿压防治研究。