基于微震监测的浅埋8 m超大采高综采面矿压规律现场监测研究

以陕北矿区某矿2203浅埋超大采高综采面为工程背景,采用微震监测技术,对浅埋超大采高综采面矿压规律进行了研究。结果表明:单日微震事件数达到峰值后,综采面继续回采8.25~11 m内,能量大于103J的事件增多,微震事件能量及支架压力达到峰值,随后顶板出现垮落现象。综采面初次来压前,微震总能量为6.40×10^(3)J,矿压显现期间为1.07×10^(4)J,总能量增长67%;由于综采面矿压显现与微震最大能量峰值出现一致,通过2次最大能量峰值时综采面位置可以确定综采面周期来压步距。2203综采面初次来压步距为24.75 m,周期来压步距为27~35.25 m,由此确定,顺槽超前支护距离为36 m,实践表明,2203综采面采用ZCZY10300/31/55D型超前液压支架满足巷道超前支护的要求。微震监测是矿压显现规律分析的有效手段,采用液压支架压力变化与微震能量协同分析的方法研究超大采高综采面的矿压规律是可行的。

基于微震监测的深部下分层巷道掘进围岩破坏特征研究

针对分层采场内掘进巷道利用微震有效实施围岩破坏监测的难题,以淮南矿区潘二煤矿12221下分层掘进工作面为工程背景,开展了下分层开采巷道掘进微震监测研究,提出了相应的随掘微震监测方法,分析了分层开采条件下巷道掘进围岩破坏特征。结果表明,以所提出的等距交错往复式随掘方法搭建微震监测系统能够实现对现场破裂信号的有效拾取,巷道掘进过程中微震事件以地质结构为界线呈现阶段性分布特征,也验证了方法的合理性;同时,受上分层采动影响下的巷道围岩破坏呈现蝴蝶形分布(10 m),在掘进巷道两帮围岩的肩颈位置呈现出较大范围的破坏(15~20 m)。研究结果可望为微震监测技术应用及巷道围岩支护提供一定指导。

基于微震监测的底板陷落柱注浆围岩体采动破坏研究

随着浅部煤炭资源逐渐枯竭,制约淮南矿区最下组可采煤层A组煤安全开采的最大威胁由瓦斯转变为底板承压水。根据潘二煤矿12123工作面生产地质概况,建立了煤层底板完整的微震监测系统;通过挖掘与解译微震监测数据,提出了采动诱发岩体破坏及其导通性的微震判识方法,定义了以微破裂导通率来分析采动裂隙演化的方法,揭示了底板陷落柱注浆围岩体采动破坏导通演化特征。研究结果表明:受煤层底板超前注浆加固的影响,微震事件在底板陷落柱注浆区域表现出绕行分布的现象,底板导通率在陷落柱的交界面、浅层位呈现纵向贯通带,其他区域受浆脉阻隔作用而呈现零星的孤立分布。

基于微震监测的工作面底板破坏曲面提取方法

我国矿山安全生产形势明显好转,但水害事故是矿井主要灾害之一,准确预测工作面回采过程中底板破坏程度是承压水上采煤水害防治的关键技术之一。根据葛泉矿东井地质特征和11916工作面具体情况,利用“井-地-孔”联合微震监测技术,对回采中底板破坏过程进行监测,在微震定位的基础上,采用微震事件数量直方图和密度图的统计方法,初步获得底板破坏深度为15 m;根据地质数据建立三维地质模型并划分均匀网格,结合微震发生位置、释放能量及数量等震源参数,计算每个网格的能量密度,采用MC算法最终获得底板破坏曲面。结果表明,底板破坏深度不仅与微震事件数量有关,还与微震释放能量、破坏半径以及巷道底板起伏有关,从底板破坏曲面分析得出回风巷道底板破坏深度约为10 m,运输巷附近底板破坏深度约为15 m。最后,将其与钻孔压水试验测试得到的数值对比,证明基于微震监测底板破坏曲面预测方法能更加准确、精细获得底板破坏分布情况。

基于微震监测技术的煤矿底板突水预警研究

煤矿底板突水是矿山生产中的主要灾害之一,其破坏性极大,因此,研究有效的突水预警技术具有重要意义。以董家河煤矿22517工作面为例,构建了微震监测系统,并对底板进行突水预警。监测数据显示,该煤矿的底板微震事件总共有191个,其中能量超过1000 J的微震事件仅为18个,占全部微震事件的9.63%,同时,该系统检测到的底板破坏深度约为11.01 m,与底板钻孔声波仪测试计算的数据仅相差0.22 m。这些数据可以说明研究所提出的微震监测技术能够有效预测煤矿底板的突水事故,起到了良好的预警作用,为煤矿开采作业的水害风险防范提供了可靠的技术支持。

基于微震监测的九龙矿底板突水预测

煤层底板突水是危害矿井安全的一个重要灾害问题之一,为了煤矿的安全生产,现利用微震监测技术进行煤矿底板突水预测,为其提供较精准的预测信息,以九龙矿15449S工作面开采过程为背景,运用微震监测技术对九龙矿15449S工作面底板进行了监测。监测结果表明:九龙矿15449S工作面底板的整体趋于稳定,微震事件主要分布在了工作面隐性裂隙带区域、水仓施工扰动区域、深部奥灰事件区域、突水预警区域、奥灰径流带区域5个区域。其中隐性裂隙带的存在,导致工作面涌水量不断升高,对回采工作造成了困难;深部奥灰事件反映了地下水流场的变化,为突水预警提供了依据,且在其他工作面突水前的14 d内,在微震监测区域已经监测到异常;发现异常区域与奥灰径流带导通,并在工作面逐渐逼近的过程中趋于活跃,极有可能使隐伏构造活化为导水通道,应作为重点防治水地段。该成果可为九龙矿安全开采提供技术支撑。

全光纤微震监测技术在底板突水监测中的应用研究

目前国内的光纤微震监测系统多是基于光学光栅传感技术,而光纤光栅波长解调限制了系统检测频率与灵敏度,且长时间、连续不间断的微震监测成功案例较少。针对上述问题,提出了一种新型全光纤微震监测系统。以潘二煤矿11023工作面回采过程中底板突水监测为工程背景,使用全光纤微震监测系统与ESG微震监测系统进行对比,得出全光纤微震监测系统具有以下优势:记录的波形频谱特征更清晰,表现出高信噪比优势;对扰动深度的监测范围更大,远距离监测效果更好;震源定位结果分布更加合理,更符合工作面实际开采情况。在监测工作面回采全周期内,分析了11023工作面断层异常区底板破坏与微震活动性关系:在断层和煤层变薄异常区附近,微震事件的数量增多、强度增大;工作面初采期间应力集中释放,受采动影响,底板破坏较深;相对大能量事件主要分布在断层异常区的底板,底板破坏深度约为27 m,微震事件在3煤底板60 m以下没有成线或成面聚集的情况,说明裂隙并未扩展,未形成导水通道,工作面安全回采。

基于光纤微震监测的底板破坏时空演化规律研究

随着煤炭开采深度的增加,采煤工作面将面临严重的高承压水威胁,以淮南矿区受底板承压水威胁的潘二煤矿11023采煤工作面为工程背景,采用高灵敏光纤微震监测系统对工作面底板破坏时空演化规律进行监测分析。结果表明,工作面底板微震事件数量主要集中在煤层底板0~20 m内;微震事件数量与开采活动速度有明显的相关性,工作面退尺进度越大,微震事件数量越多;在断层和煤层变薄异常区附近,微震事件的数量增多和强度增大;工作面初采期间应力集中释放,底板受采动影响破坏较深。研究结果可为工作面底板水害防治和工作面推进速度的优化提供技术支撑。

基于微震监测和概率优化朴素贝叶斯的短期岩爆预测模型

岩爆是地下岩土工程中常见的地压灾害。为实时准确地预测岩爆,提出一种基于微震监测和概率优化朴素贝叶斯的短期岩爆预测模型。首先,以114组岩爆样本数据为基础,结合相关特征选择算法选取累计微震事件数、累积微震能量、累积微震视体积和累积微震能量率4项微震参数作为预测指标。其次,为最大程度地削弱朴素贝叶斯算法的条件独立性假设,采用指标相关重要性赋权法和相似度函数从属性赋权和实例赋权两方面优化条件概率,并针对条件概率赋权后可能引起的决策失衡问题,引入马氏距离补偿先验概率损失,进而提出一种带有条件概率加权和先验概率补偿机制的概率优化朴素贝叶斯算法预测岩爆烈度等级。最后,从模型评估、模型比较和工程验证3个方面检验模型的准确性和可靠性。研究结果表明,所提模型预测准确率为86.96%,预测性能优于其他机器学习模型,可为实际工程的岩爆预测提供科学依据。

煤矿微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用

【目的】随着煤矿开采深度增加,工作面顶板水害风险日益突出,制约了我国煤矿绿色安全高效开采,亟需新型顶板水害监测预警技术。探索井-地联合微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用,实现顶板水害风险的透明化智能监测预警。【方法】在工作面上方地表和井下两侧巷道同步布置微震传感器阵列,增加垂向采集空间,提高震源定位精度;提取监测数据时频域特征构建样本数据集,利用支持向量机算法实现微震事件智能识别。【结果和结论】以陕西彬长矿区某煤矿工作面为例,成功识别出3个煤层顶板应力集中区域,与电阻率监测成果吻合,显示导水裂隙带高达160 m,波及含水层,显示出回采期间顶板导水通道动态发育全过程。该井-地联合微震监测系统能够高精度识别微震事件,为回采工作面顶板水害风险监测预警提供新技术手段。研究有助于推进微震监测技术在煤矿顶板水害等领域的智能化应用,促进煤矿开采的安全绿色高效发展。

基于微震监测的地下采场稳定性分析

微震监测技术已经成为深部地压研究和管理的一个基本手段。基于IMS微震监测系统,对中色白音诺尔铅锌矿地下采区采掘过程引起的岩体微破裂进行监测,可有效反映目标区域内采空区及生产作业采场的稳定性。数据分析表明:1)通过微震事件时空分布分析、b值法和能量指数EI、施密特数Scs与累计视体积CAV关系法,结合现场施工情况可更加准确地分析微震数据,有效评价地下采场的整体稳定性,得出合理结论;2)在EI降低的前提下,CAV曲线在拐点处斜率降低对应微震事件发生的概率或事件数较近前值降低,反之亦然;在Scs降低的前提下,无论CAV曲线在拐点处斜率增减,微震事件发生的概率或事件数较近前值均减小;3)该有色金属矿山地下采区大爆破余震事件发生频率显著降低,该生产采场稳定性较好。该系统的应用对中色白矿地下矿床开采中的防震减灾和安全生产将起到积极的作用。

基于WOA-LSTM和微震监测的岩爆等级预测模型

目的为准确预测岩爆等级,确保高应力隧道施工过程人员及设备安全。方法提出一种结合鲸鱼优化算法(WOA)和长短时记忆神经网络(LSTM)优势的岩爆等级预测模型,依托典型岩爆隧道工程,建立了包含268个不同岩爆等级的微震信息数据库,采用皮尔逊相关系数法筛选了岩爆孕育过程中相关性较高的指标,包括累积微震事件数、累积微震释放能、累积微震视体积、微震事件率,按照6∶2∶2的比例将微震数据分为训练集、验证集和测试集,并与LSTM和RNN模型的岩爆等级预测结果进行比较分析。结果通过对3种模型的测试与验证,本文所提出的WOA-LSTM模型相较于LSTM和RNN模型能够更快得到最优解,收敛效果更好,模型的预测误差MAE为0.186,RMSE为0.0534,在岩爆等级的预测准确率A、精确率P和召回率R明显高于其它模型,在相似的高应力隧道工程中,WOA-LSTM模型能将6组输入的不同等级岩爆微震数据全部预测正确。结论WOA算法优化后的LSTM模型超参数选择更加容易,模型预测准确率显著提高,在高应力隧道岩爆等级预测上可行且有效。

黄沙矿区深部开采诱发地质灾害微震监测技术应用研究

随着黄沙矿区开采向深部发展,地表和井下都出现了不同程度的地压和地质灾害。文章介绍了该矿区开采背景、地表和井下各种地质灾害情况,简要介绍了微震监测系统的特点;主要介绍了采用微震监测技术开展井下冒顶片帮监测和上部老采空区和地表露天坑边坡微震监测案例分析,分析了冒顶微震事件数和能率变化特点与冒顶片帮的关系,并成功地对冒顶片帮灾害进行预警;给出了上部老露天坑边坡微震定位位置、波形特征以及微震发生时间与雨季之间的相关关系。通过近一年的研究,证实了多通道微震监测技术在黄沙矿区地压和地质灾害监测预警中的实用性和有效性。

微震监测在矿井突水预警中的研究进展及展望

面对日益严峻的矿井水害问题,在水害防治中实时动态监测突水通道的存在及发育过程是国内外水文科学领域研究的热点。微震监测技术具有全空间、大范围、实时、连续、动态的探测功能,能够对突水通道进行时空定位。新实施的《煤矿防治水细则》着重强调完善煤矿监测监控系统,微震监测系统因其独特优势已经发展成为矿井安全生产的重要保障手段之一。通过对微震监测与矿井突水的研究进展的总结,分析了微震监测的应用优势,提出了突水预警中微震监测技术未来的发展方向。

工作面不同采宽与微震监测时空分布规律研究

采用KJ1073微震监测系统对新集二矿220102工作面不同采宽变化下顶底板围岩活动和底板破坏发育情况进行监测,分析了微震事件分布范围、发育情况及空间展布特征。结果表明,微震事件主要分布在开采活动范围内,影响范围为距离机巷90~180 m,底板事件破坏深度为煤底18.11~36.64 m,最深36.64 m,位于宽面,采宽比1.59,微震事件日均频次比1.40,底板最大扰动深度比1.38,说明了底板破坏深度受采宽影响,且正相关。研究结果可为工作面采宽优化和底板破坏规律研究提供一定参考。

基于微震监测技术的煤矿突水灾害预警方法研究

为了减少煤矿突水灾害带来的安全风险,使用微震监测技术设计出1种煤矿突水灾害预警系统,并选用地震检波器作为系统中的传感器。使用该系统对顺勋煤矿进行监测,结果显示,该煤矿在监测期间共发生了193次微震,其中微震释放能量大于1000 J的次数为6次,单次微震释放的最大能量为2455 J,远小于工作面附近出现过的最大微震释放能量,且绝大多数的微震出现在底板下方12 m内的区域。测试结果表明,微震监测技术能有效监测煤矿因突水引发的微震,并提供相应的预警信息。

基于微震监测的不规则条带工作面冲击危险主控因素分析与防治

不规则条带工作面往往存在冲击地压的可能,而冲击地压的破坏性极大,严重威胁煤矿安全生产。彭庄煤矿4307工作面属于不规则工作面,为保证安全回采,对四采区工作面的微震监测结果进行分析得出4307工作面冲击地压的主控因素为构造应力、断层构造及坚硬顶板,并论证主控因素的防控可行性,为工作面回采期间防冲工作的开展提供依据。

微震监测在复合坚硬砂岩体顶板控制策略优化中的应用

【目的】随着我国煤炭开采深度不断增加,上覆厚层坚硬岩层运动对矿压的影响愈加复杂,而鄂尔多斯矿井多数工作面上覆岩层赋存复合坚硬砂岩体,该类型关键层特点是厚、硬、近,这导致工作面矿震与动力显现风险并存。【方法】以鄂尔多斯地区某矿11-3106工作面为工程背景,基于微震聚集演化特征,采用理论分析和数值模拟的方法,对复合坚硬砂岩体顶板破断裂隙发育进行了研究,探讨了复合坚硬砂岩体顶板控制措施。【结果和结论】研究结果表明:(1)随着工作面的推采,上覆复合坚硬砂岩体在微震显著聚集区域发生破断,并可基于微震聚集特征演化规律来判识复合坚硬砂岩体的断裂位置,该工作面微震聚集高密度区呈现“高频率-高能量”的特征,并出现区域峰值大能量事件;(2) 11-3106工作面在推采至一次见方和二次见方附近,复合坚硬砂岩体呈现2~3个小周期和1个大周期的破断特征,微震聚集在工作面走向方向动态变化;(3)基于微震聚集演化特征,优化了深孔预裂爆破的破断步距,回风巷微震聚集程度显著减少,采动影响范围缩小,效果显著。根据工作面微震聚集特征演化的复合坚硬砂岩体动态迁移现象,对复合坚硬砂岩体顶板控制措施进行优化,对鄂尔多斯矿区相似覆岩结构的工作面的顶板防治具有参考意义。

喀拉通克铜镍矿微震监测系统建设及其应用研究

为了实现二号矿床31线~51线260~350 m水平之间中深孔采场回采过程中稳定性监测,基于监测范围及精度分析,建立了16通道微震监测系统,对微震事件的活动规律与矿山生产情况的关联性进行了分析,并采用微震事件频次、能量、震级、应力集中度,以及累计视体积-能量指数分布特征等参数进行了地压风险等级的判定,结果表明:该台网布置可实现对210~400 m范围内31线~51线的整体包络,最大误差在15 m左右,最低可监测到-2.3震级的微震事件,能够满足矿山监测的需要。微震活动与生产情况联系紧密,矿山爆破后的1~2 d内为微震活动活跃期,微震事件触发类比爆破事件具有滞后性,维持平稳的出矿量更易减弱微震活动。基于各参数指标的地压风险判定结果表示,该阶段地压风险等级为“轻微”,发生地压的风险较小。

江西某钨矿深部开采微震监测研究

江西某钨矿矿区深部区域大采采场周边围岩中巷道变形、冒顶片帮等地压问题显现明显,严重影响了矿山生产安全。本文简要介绍了矿区的开采历史,主要采矿方法及地压的显现方式,指出了矿山深部地压的危害性,论述了采用多通道微震监测技术的必要性及其系统的组成与特点。建立微震监测系统后,通过统计矿区每日产生的微震信号的幅值及次数,分析其变化规律,成功对巷道冒顶事件进行了预警;同时系统收集到老采空区的微震定位事件,表明老采空区的岩体结构并不稳定。实际情况表明,微震监测系统能够对矿山岩体的状态进行评估,对一定的岩体灾害进行预警,为矿山生产安全提供保障。