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摘 要：针对黄山铜镍矿底部结构围岩破碎明显，部分区域出现片帮及冒顶等动力灾害。基于微震监测技术，建立了一套实时、在线地压监测系统，可对围岩应力状态进行评估。对所监测到的干扰信号进行剔除，分析开采区域微震事件时空分布特征，得出与开采爆破区域相一致，且与现场岩体较破碎相一致。基于微震事件，分析围岩应力变形特征，得出风险较大区域。保障了矿山生产安全，为矿山支护提高技术支撑。
关键词：微震技术;地压监测;时空分布;应力变形
1 引言
黄山铜镍矿初步设计推荐无底柱分段崩落采矿法作为主要采矿方法，矿体边角部位的薄矿体采用浅孔留矿采矿法。设计生产能力为4000t/d，主要开采30#矿体。随着矿山开采的推进，在30#矿体回采过程中易造成上部采空区空顶距过大，与32#矿体采区的空区间柱薄，可能贯通。同时，底部结构围岩破碎明显，围岩泥化严重，节理面发育，局部区域已经出现了片帮及冒顶现象。
为了掌握采空区顶板的冒落规律和冒落范围，监测和预警采空区大面积冒落和井下生产作业区域地压活动，在空区顶板冒落至地表之前必须采用有效的监测手段对采空区进行监测，形成一套适用于黄山铜镍矿的先进、可靠、高效、成熟、稳定的实时在线监测与预警系统。
微震监测系统可以实现实时、在线监测，对围岩整体区域进行监测。通过接收岩石破坏释放的弹性波，反演出岩体破裂过程。基于监测到的微震数据，从而反映监测区域内岩体应力分布及变形状况，进而达到实时监测及预警的效果[1-4]。
因此，建立了微震在线监测系统，对530m、450m、350m中段岩体稳定性、顶板崩落、地表沉降等情况进行重点监测，具体微震监测点布置如图1所示。在地表布设8个单分量微震传感器，在530m中段布设5个单分量微震传感器、1个三分量传感器，在450m中段布设8个单分量微震传感器，共计24通道。
2 监测数据分析
2.1干扰信号的筛选与剔除
微震监测系统可以采集到频率为几赫兹到几千赫兹的震动信号。因此，它可能检测到井下多种来源的信号。而从中提取真正岩体破坏的地震波的微震信息，剔除伪信号干扰至关重要。波形信号主要有微震、爆破、电流及机械震动等信号波形，在数据处理过程中要剔除电流及机械震动等干扰信号。
2.2 开采区域微震事件时空演化特征
黄山铜镍矿主要开采470m水平，因此建立490m-450m模块，对该区域模块微震事件进行空间特征分析。如图2所示，统计2019年5月～2020年4月微震事件，主要分布在采场南部，与开采爆破区域一致。微震事件诱发原因主要是受470m分层采矿及采准作业、断层及破碎带等构造影响。经过现场巡查，观测到470m分层巷道出现较大破坏变形（见图3），与目前矿山正在开采区域且现场岩体较破碎相一致。
2020年4月15日，微震监测系统在470m采场7号进路中部附近监测到1个震级为0的大震级事件，与该位置附近正在进行中深孔爆破相一致，如图4所示。
3 基于微震事件围岩应力及变形特征分析
微震事件的能量指数可表征应力水平。一个微震事件的能量指数是该事件所产生的实测辐射微震能量与区域内所有事件的平均微震能量之比，能量指数越大表示事件发生时震源的驱动应力越大，能量指数相对较高的区域代表岩石的应力比较集中，即能量指数越大意味着岩石发生大范围破坏的可能性越大。
图5为微震能量指数（围岩应力）分布情况，从图中可以看出，采场东部、西北部应力较大，表明该区域岩体应力集中。经过现场巡查，矿山技术人员加强对上述应力集中区域的现场巡查，发现岩体大范围破裂等情况及时采取支护等保护措施。
图6为基于微震事件的围岩变形云图分布情况，从图中可以看出，采场5～8号进路中部岩体变形较大。
4 结论
微震监测系统能较好的反映开采区域存在一些地压风险较大的区域，采场5～8号进路中部岩体出现变形較大区域，采场东部、西北部应力集中区域。满足了矿山安全监测需要，对风险较大区域支护方案提供了一定技术支撑。
参考文献：
[1] 石峰，黄发凯，王平，等. 黄山铜镍矿30#矿体开采过程中地表开裂及上覆采空区顶板冒落规律研究[J]. 有色金属（矿山部分），2020，2（01）： 1-5.
[2] 姜福兴，XUN Luo.微震监测技术在矿井岩层破裂监测中的应用[J].岩土工程学报，2002，24（2）：147-149.
[3] 李夕兵，李地元，赵国彦， 等.金属矿地下采空区探测、处理与安全评判[J].采矿与安全工程学报，2006，23（1）：24-29.
[4] 张楚旋，李夕兵，董陇军，等. 顶板冒落前后微震活动性参数分析及预警[J]. 岩石力学与工程学报，2016，35（S1）： 3214-3221.
关键词：微震技术;地压监测;时空分布;应力变形
1 引言
黄山铜镍矿初步设计推荐无底柱分段崩落采矿法作为主要采矿方法，矿体边角部位的薄矿体采用浅孔留矿采矿法。设计生产能力为4000t/d，主要开采30#矿体。随着矿山开采的推进，在30#矿体回采过程中易造成上部采空区空顶距过大，与32#矿体采区的空区间柱薄，可能贯通。同时，底部结构围岩破碎明显，围岩泥化严重，节理面发育，局部区域已经出现了片帮及冒顶现象。
为了掌握采空区顶板的冒落规律和冒落范围，监测和预警采空区大面积冒落和井下生产作业区域地压活动，在空区顶板冒落至地表之前必须采用有效的监测手段对采空区进行监测，形成一套适用于黄山铜镍矿的先进、可靠、高效、成熟、稳定的实时在线监测与预警系统。
微震监测系统可以实现实时、在线监测，对围岩整体区域进行监测。通过接收岩石破坏释放的弹性波，反演出岩体破裂过程。基于监测到的微震数据，从而反映监测区域内岩体应力分布及变形状况，进而达到实时监测及预警的效果[1-4]。
因此，建立了微震在线监测系统，对530m、450m、350m中段岩体稳定性、顶板崩落、地表沉降等情况进行重点监测，具体微震监测点布置如图1所示。在地表布设8个单分量微震传感器，在530m中段布设5个单分量微震传感器、1个三分量传感器，在450m中段布设8个单分量微震传感器，共计24通道。
2 监测数据分析
2.1干扰信号的筛选与剔除
微震监测系统可以采集到频率为几赫兹到几千赫兹的震动信号。因此，它可能检测到井下多种来源的信号。而从中提取真正岩体破坏的地震波的微震信息，剔除伪信号干扰至关重要。波形信号主要有微震、爆破、电流及机械震动等信号波形，在数据处理过程中要剔除电流及机械震动等干扰信号。
2.2 开采区域微震事件时空演化特征
黄山铜镍矿主要开采470m水平，因此建立490m-450m模块，对该区域模块微震事件进行空间特征分析。如图2所示，统计2019年5月～2020年4月微震事件，主要分布在采场南部，与开采爆破区域一致。微震事件诱发原因主要是受470m分层采矿及采准作业、断层及破碎带等构造影响。经过现场巡查，观测到470m分层巷道出现较大破坏变形（见图3），与目前矿山正在开采区域且现场岩体较破碎相一致。
2020年4月15日，微震监测系统在470m采场7号进路中部附近监测到1个震级为0的大震级事件，与该位置附近正在进行中深孔爆破相一致，如图4所示。
3 基于微震事件围岩应力及变形特征分析
微震事件的能量指数可表征应力水平。一个微震事件的能量指数是该事件所产生的实测辐射微震能量与区域内所有事件的平均微震能量之比，能量指数越大表示事件发生时震源的驱动应力越大，能量指数相对较高的区域代表岩石的应力比较集中，即能量指数越大意味着岩石发生大范围破坏的可能性越大。
图5为微震能量指数（围岩应力）分布情况，从图中可以看出，采场东部、西北部应力较大，表明该区域岩体应力集中。经过现场巡查，矿山技术人员加强对上述应力集中区域的现场巡查，发现岩体大范围破裂等情况及时采取支护等保护措施。
图6为基于微震事件的围岩变形云图分布情况，从图中可以看出，采场5～8号进路中部岩体变形较大。
4 结论
微震监测系统能较好的反映开采区域存在一些地压风险较大的区域，采场5～8号进路中部岩体出现变形較大区域，采场东部、西北部应力集中区域。满足了矿山安全监测需要，对风险较大区域支护方案提供了一定技术支撑。
参考文献：
[1] 石峰，黄发凯，王平，等. 黄山铜镍矿30#矿体开采过程中地表开裂及上覆采空区顶板冒落规律研究[J]. 有色金属（矿山部分），2020，2（01）： 1-5.
[2] 姜福兴，XUN Luo.微震监测技术在矿井岩层破裂监测中的应用[J].岩土工程学报，2002，24（2）：147-149.
[3] 李夕兵，李地元，赵国彦， 等.金属矿地下采空区探测、处理与安全评判[J].采矿与安全工程学报，2006，23（1）：24-29.
[4] 张楚旋，李夕兵，董陇军，等. 顶板冒落前后微震活动性参数分析及预警[J]. 岩石力学与工程学报，2016，35（S1）： 3214-3221.