CN103670516B - 一种岩爆灾害微震监测预警关键点的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿山安全领域，涉及一种采用微震监测系统进行岩爆灾害监测预警关键点识别的方法。其特征是在开挖岩体确定监测区域，并进行编号，安装微震监测系统并实时监测，然后绘制出微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图，掌握微震事件活动率和累计视体积随时间的变化情况，对岩爆灾害微震监测预警关键点进行识别。该方法施工简单、效果良好，具有较高的可靠性和预警准确度，缩短了岩体破坏失稳预警的时间，改善了施工安全环境，避免了人员设备损失。本发明适用于岩体开挖的矿山、隧道、边坡及水电站硐室等领域。
Description
技术领域
本发明属于矿山安全领域，涉及一种采用微震监测系统通过微震事件活动率和累计视体积监测实现岩爆灾害微震监测预警关键点的识别方法，适用于深部硬岩矿山开采岩爆灾害预警。
背景技术
随着地表浅部矿产资源的日益枯竭，矿山开采深度不断增大。随着开采深度和地下特大采空区的增加，深井开采岩爆灾害诱发的可能性和频度、强度将同步增加。岩爆灾害微震监测预警是一种岩体在开挖过程中，随着回采工作面的推进，掌握岩体破裂失稳微震事件活动率及累计视体积变化规律，从而达到灾害预警的目的。
深井开采微震监测技术在国内还没有广泛应用，并且在岩爆灾害预警方面也还不成熟，这些问题已成为制约深井开采岩爆灾害微震监测技术快速推广应用的瓶颈。
鉴于上述岩爆灾害微震监测预警方法的不足，需要一种新的岩爆灾害预警识别方法，即方法简单、判别速度快、效果好，又能准确判断岩体发生岩爆灾害进行预警，同时还具有较好的普适性。
发明内容
本发明是针对矿山安全、公路铁路交通隧道和水利水电硐室等工程中岩爆预警效果差、容易产生错误的预警结论等问题，提出了采用微震监测系统通过微震事件活动率和累计视体积监测实现岩爆灾害预警的一种方法，不但方法简单，而且大大提高了岩爆灾害微震监测预警的准确性。
一种岩爆灾害微震监测预警识别的方法，其特征在于：
(1)本发明所采用的微震监测系统由地表监测站、井下数据交换中心、数据采集仪和传感器四大部分组成。
(2)本发明所采用的微震监测系统分为地表和地下两大部分，首先根据采矿工程的开拓采准巷道布置，初步选择基本的监测范围，然后在此监测范围内，合理布置传感器，对传感器的位置进行优化分析，确保目标监测区域的监测技术指标满足要求，并使监测范围达到最大值。地表监测站设在矿山工业广场内，井下数据交换中心布置在井下较为稳固的岩层硐室中，传感器阵列布置在监测区的围岩岩体内。传感器接收到原始的微震信号以后将其转变为模拟信号，通过电缆发送到微震监测系统的数据采集仪，数据采集仪所采集的模拟信号通过电缆与井下数据交换中心相连，数据交换中心将此模拟信号转变为数字信号并通过光缆传输至地表监测站的计算机中。计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件便可以对微震信号进行多方面的处理，实现对监测区域岩体微震事件活动率C和累计视体积的分析，并可以在计算机上实时显示。
(3)本发明所叙述的微震事件活动率C作为一个重要的微震监测参数，表示单位时间的微震事件数。微震事件活动率反映了岩体内微裂纹的扩展变化趋势，表现了微裂纹的产生和发展速度，岩体微震事件活动率在不同应力状态表现出不同的变化特征。视体积VA是量测震源体积(岩体内发生同震非弹性变形的体积)的参数，它具有标量的性质。对微震事件活动性分析时，累计视体积ΣVA随时间变化曲线的斜率值被认为是表示岩体应变速率的重要指标。
(4)预警识别过程如下：
1)按照所要监测的区域合理布置传感器；
2)按照设计铺设电缆使传感器与数据采集仪相连；
3)考虑井下条件合理布置数据交换中心并将其通过电缆与数据采集仪相连，通过光缆将信号数据交换中心传输至地表监测站；
4)通过地表监测站计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件便可以对微震信号进行多方面的处理，绘制出微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图，实现对监测区域岩体微震事件活动率C和累计视体积ΣVA的分析；
5)根据微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图的变化进行预警关键点识别。岩体在受压一段时间后进入塑性屈服阶段，当岩体受力进入屈服点后内部产生大量的微裂隙，出现扩容现象，微震事件活动率急剧增加，微震活动增强。在接近峰值强度时，岩石快速进入扩容阶段，微震事件出现一个明显的相对平静期，在峰值强度时又出现微震事件大量急剧增加，岩体破裂，体积急剧增大。岩体在快速进入相对平静期后趋于破坏。因此，岩体在进入微震事件相对平静期起始点可作为岩爆灾害发生的预警关键点，累计视体积的突然增大体现了岩体开挖导致围岩发生岩爆灾害的前兆信息。
采用微震事件活动率出现的相对平静期预警岩爆灾害的方法，与传统预警方法不同表现在下述几个方面：
(1)本发明方法具有高可靠度，与传统的岩爆灾害微震监测预警点识别方法相比，微震监测系统采用高精度测量技术，可监测并定位小到-3级左右的微震，震源定位精度小于8m；
(2)本发明采用的微震监测系统具有动态、三维、实时监测的特点，还可根据震源情况确定破裂尺度和性质，可以给出煤岩体破坏的时间、位置并使灾害提前预报。因此，技术和管理人员可以有较为充足的时间采取措施，避免或极大限度地降低生命和财产损失。
(3)本发明适用于矿山岩体破裂失稳发生的动力灾害预警，比如岩爆、冒顶、突水和边坡滑坡等，也适用于大型岩体工程稳定性，如水电站硐室、边坡、隧道和坝体等灾害预警。
附图说明
图1为本发明微震监测系统现场实施图。
图2为本发明预警原理图
图中：1—传感器；2—电缆；3—数据采集仪；4—井下数据交换中心；5—光缆；6—地表控制室。
传感器1将接收到监测区域的岩体微震信号转换为模拟信号，通过电缆2由数据采集仪3采集；数据采集仪3将模拟信号通过电缆2传输给井下数据交换中心4，井下数据交换中心4将模拟信号转换成数字信号，并通过光缆5传输至地表控制室6，由地表控制室6计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件对信号进行处理和分析，并在计算机上实时显示，实现对监测区域岩爆灾害监测预警。
说明：现场监测仪器安装按照图1实施，根据图2监测预警原理实现岩爆灾害监测预警关键点识别。
具体实施方式：
本具体实施岩爆灾害微震监测预警新方法的如下过程进行：
(1)确定岩体监测预警区域，将重点监测预警区域划分并进行编号，编号对应着微震事件活动率及累计视体积的数据变化，以便获得一个清晰的监测网络；
(2)安装微震监测系统：按照设计在所要监测的区域合理布置传感器，将传感器、数据采集仪、井下数据交换中心用电缆相连，通过光缆将数据交换中心与地表监测站相连，完成监测系统的安装。
(3)在地表监测站的计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件，设置相关参数，实时监测数据，处理和分析微震事件活动率和累计视体积的变化，绘制微震事件活动率-累计视体积-时间曲线图，并在计算机上实时显示；
(4)根据微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图的变化进行预警关键点识别，当微震事件活动率急剧增加，微震事件活动增强，随着应力的增大，微震进入相对平静期起始点，累计视体积突然增大，这就是岩爆灾害预警点，进入平静期的点，确定为岩爆灾害预警关键点，岩体发生失稳破坏。因此，微震事件活动率相对平静期起始点可作为岩爆灾害微震监测的预警关键点，体现了岩体开挖导致围岩发生岩爆灾害的前兆信息。
Claims (1)
1.一种岩爆灾害微震监测预警关键点的识别方法，其特征在于，所述方法是采用微震监测系统对岩体开挖后所监测区域的岩体微震事件活动率和累计视体积变化监测进行岩爆灾害微震监测预警关键点的识别，作为岩体开挖导致围岩发生岩爆灾害的前兆信息，具体步骤如下：
(1)确定岩体微震监测预警区域，将重点监测预警区域划分并进行编号，编号对应着微震事件活动率及累计视体积的数据变化，以便获得一个清晰的监测网络；
(2)安装微震监测系统：按照设计在所要监测的区域合理布置传感器，将传感器、数据采集仪、井下数据交换中心用电缆相连，通过光缆将数据交换中心与地表监测站相连，完成监测系统的安装；
(3)在地表监测站的计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件，设置相关参数，实时监测数据，处理和分析微震事件活动率C和累计视体积的变化，绘制微震事件活动率-累计视体积-时间曲线图，并在计算机上实时显示；
(4)所述的微震事件活动率C作为一个重要的微震监测参数，表示单位时间的微震事件数；视体积VA是量测震源体积(岩体内发生同震非弹性变形的体积)的参数，它具有标量的性质；对微震事件活动性分析时，累计视体积ΣVA随时间变化曲线的斜率值被认为是表示岩体应变速率的重要指标；
(5)预警识别过程如下：
1)按照所要监测的区域合理布置传感器；
2)按照设计铺设电缆使传感器与数据采集仪相连；
3)考虑井下条件合理布置数据交换中心并将其通过电缆与数据采集仪相连，通过光缆将信号数据交换中心传输至地表监测站；
4)通过地表监测站计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件便可以对微震信号进行多方面的处理，绘制出微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图，实现对监测区域岩体微震事件活动率C和累计视体积ΣVA的分析；
5)根据微震事件活动率-累计视体积-时间的曲线图的变化进行预警关键点识别；当微震事件活动率急剧增加，微震事件活动增强，随着应力的增大，微震进入相对平静期起始点，累计视体积突然增大，作为岩爆灾害预警点，进入平静期后，确定为岩爆微震监测预警关键点，岩体发生失稳破坏；因此，微震事件活动率相对平静期起始点可作为岩爆灾害微震监测的预警关键点，体现了岩体开挖导致围岩发生岩爆灾害的前兆信息；
由地表监测站、井下数据交换中心、数据采集仪和传感器四大部分组成的微震监测系统工作方法是：传感器(1)将接收到监测区域的岩体微震信号转换为模拟信号，通过电缆(2)由数据采集仪(3)采集；数据采集仪(3)将模拟信号通过电缆(2)传输给井下数据交换中心(4)，井下数据交换中心(4)将模拟信号转换成数字信号，并通过光缆(5)传输至地表控制室(6)，由地表控制室(6)计算机上运行的数据处理软件及图像显示分析软件对信号进行处理和分析，并在计算机上实时显示，实现对监测区域岩爆灾害监测预警。
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Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
| CN103941282B (zh) * | 2014-05-07 | 2017-02-01 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种深埋大断面隧道下台阶开挖岩爆风险区判别方法 |
| CN103984005B (zh) * | 2014-05-27 | 2017-03-08 | 中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司 | 一种基于多微震参数的岩爆前兆综合定量预警方法 |
| CN104992533A (zh) * | 2015-07-18 | 2015-10-21 | 深圳市勘察研究院有限公司 | 水气压力传感器监测预警预报系统 |
| CN106054243A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 河南理工大学 | 一种基于微震监测的岩爆多指标预测方法 |
| CN106246228B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-04-05 | 姬松涛 | 地下空间覆岩动力灾害预警方法 |
| CN106370306B (zh) * | 2016-09-14 | 2023-11-10 | 中国矿业大学(北京) | 一种岩爆灾害红外热像预警识别的方法 |
| CN106840843A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-13 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于贝叶斯理论的岩爆倾向性判别及预警方法 |
| CN107656269A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-02-02 | 铜陵市力凡自动化设备有限责任公司 | 一种围岩稳定情况检测方法 |
| CN109854303A (zh) * | 2019-02-12 | 2019-06-07 | 青岛理工大学 | 地下开采矿山岩爆监测预警方法 |
| CN110031304B (zh) * | 2019-04-25 | 2020-04-21 | 四川大学 | 一种岩石变形破坏模式预测方法 |
| CN110456413B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-04-27 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 预判岩爆类型的方法 |
| CN110541733A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-06 | 成都理工大学 | 一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置及方法 |
| CN112326788A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-05 | 江西理工大学 | 尾矿坝失稳的监测预警方法及系统 |
| CN112502782A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 | 井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型 |
| CN113962837A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-21 | 山东泽明能源科技有限公司 | 一种矿山岩土工程监测评价应急反馈系统及方法 |
| CN114153005B (zh) * | 2022-02-10 | 2022-04-19 | 北京建筑大学 | 一种基于大数据分析的岩爆危险性等级评价方法 |
| CN114895352B (zh) * | 2022-05-20 | 2023-03-24 | 北京科技大学 | 一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3337607A1 (de) * | 1983-10-15 | 1985-05-09 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zur gefahrensfrueherkennung bei gebirgsschlaggefaehrdung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| CN101762830A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-06-30 | 中国矿业大学 | 分布式煤矿冲击地压监测方法 |
| CN101914912A (zh) * | 2010-08-09 | 2010-12-15 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 深部地下工程岩爆孕育演化过程的原位测试方法 |
| CN102644482A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-08-22 | 河南大有能源股份有限公司 | 冲击地压预测预警方法 |
| CN103291364A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 中国矿业大学 | 一种冲击矿压的微震多维信息综合时序预警方法 |
| CN203362229U (zh) * | 2013-07-16 | 2013-12-25 | 中铁十三局集团第五工程有限公司 | 一种强岩爆隧洞微震监测系统 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3337607A1 (de) * | 1983-10-15 | 1985-05-09 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zur gefahrensfrueherkennung bei gebirgsschlaggefaehrdung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| CN101762830A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-06-30 | 中国矿业大学 | 分布式煤矿冲击地压监测方法 |
| CN101914912A (zh) * | 2010-08-09 | 2010-12-15 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 深部地下工程岩爆孕育演化过程的原位测试方法 |
| CN102644482A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-08-22 | 河南大有能源股份有限公司 | 冲击地压预测预警方法 |
| CN103291364A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 中国矿业大学 | 一种冲击矿压的微震多维信息综合时序预警方法 |
| CN203362229U (zh) * | 2013-07-16 | 2013-12-25 | 中铁十三局集团第五工程有限公司 | 一种强岩爆隧洞微震监测系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 大红山铁矿地压综合监测系统的初步应用研究;赵子巍等;《采矿技术》;20130531;第13卷(第3期);第57-60、67页 * |
| 微震监测预测岩爆技术在地下工程施工中的应用;秦伟;《四川建筑》;20130828;第33卷(第4期);第84-87页 * |
| 试论微震监测技术在地下工程中的应用;李庶林;《地下空间与工程学报》;20090215;第5卷(第1期);第122-128页 * |
Also Published As
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