地压微震监测技术在大红山矿的应用与研究

李 波，王莎莎

（玉溪大红山矿业有限公司，云南昆明 650000）

地压微震监测技术在大红山矿的应用与研究

李 波，王莎莎

（玉溪大红山矿业有限公司，云南昆明 650000）

文章针对大红山铁矿开采方式在空间上所形成露天、地下、浅部、深部、多矿段、多区段立体联合开采的局面，以及引发的地压活动极为复杂的状况，建立大红山铁矿系统的微震监测系统，并根据地压微震结果，研究其规律，为有效控制地压灾害提供可靠的技术依据，同时，其研究成果能够指导矿山的进一步安全生产。

微震监测技术；地压；采空区；能量释放率

在采矿及地下岩土工程生产中，高应力作用下岩体的破坏过程，其内部积蓄的弹性时能在非弹性变形过程中以震动波的形式被逐步或突然释放出去，这种能量释放强度，随着结构临近失稳而发生变化，导致岩体内部发生微震。微震监测技术通过分析微震产生的信号特征，从而推断出岩体状态和矿岩的力学行为，估测矿岩是否发生破坏，以便采取有效的防控措施，避免危险事件的发生［1］。微震监测广泛应用于石油、水电、隧道等岩土工程稳定性监测［2］。

1 矿山现状简介

大红山铁矿主要采用无底柱分段崩落法及分段空场嗣后全尾砂充填法等采矿方法，是一座多区段开采、露天－地下开采、地下多种采矿方法开采的特大型矿山，这种复杂的开采方式在空间上将形成露天、地下、浅部、深部、多矿段、多区段立体联合开采的局面，其引发的地压活动极为复杂，必然导致各采矿方法自身的安全性、各采区之间的相互影响等重大技术难题，将对安全生产管理工作带来巨大挑战。目前，大量的采矿活动已形成采空区（如图1所示），主要采空区为深部采空区（420～1 060 m）、中I采空区（580～705 m以上）、中Ⅱ采空区（500～620 m以上），随着各个采空区的顶板冒落，不同程度引起微震活动，如何通过建立微震地压监测系统，掌握微震发生规律，从而定性、定量分析微震发生位置及频率。

图1 露天及地下采空区关系示意图

2 微震监测系统的建立

针对主采区采矿地压监测和主采区上覆岩层稳定性监测，井下的420 m（12个）、460 m（12个）、500m（6个）和580 m（6个）中段布置36个传感器，地表边坡上布置6个传感器、1 090 m巷道内布置6个传感器，两个垂直钻孔中各布置6个传感器，系统一共携带60个单通道传感器。微震监测系统组成及其传感器的分布如图2及图3所示。

3 微震监测分析

3.1 总的微震定位事件分析

2012年3月季度微震定位事件的空间位置图如图4所示。通过微震监测系统所布置的传感器分析，从图4可以看出，微震定位事件主要集聚在两个

图2 微震监控系统组成图

图3 传感器布施效果图

区域：一是深部主采空区上覆岩层区域，包括1 090 m卸压巷道区域与主采空区顶板区域；二是主采空区与中Ⅱ采空区相贯通的南翼采区。

图4 微震定位事件的空间位置图

3.2 采场微震定位事件分析

由于采场各个分段在深部主采空区与中部采空区体积不断快速扩大，从而产生微震，其主要集中在400、420、460、480、500等分段，图5显示了从2012年3月至2013年3月各季度400分段区域微震定位事件平面位置图，由图5可以看出微震定位事件在该区域没有明显的集聚现象，微震定位事件分散在采场内与采空区围岩体内，表明该分段采空区围岩应力重分布与集中现象程度较弱。

图6描述了400分段至560分段采场内微震定位事件率与能量释放率变化趋势，由图6可以看出，采场内微震定位事件率与能量释放率处于较为稳定的状态之中，没有显著增加的趋势，表明采场内地压处于较为稳定的状态，但应对各分段内应力集中区域加强地压巡视与巷道支护工作［4］。

4 结 论

针对目前大红山铁矿多采空区等地压活动严重等情况，对其建立微震监测系统，通过监测系统所得的微震数据等得出以下结论：

1.地压监测系统的建立应根据实际情况进行部署，对重点区域进行重点监控，从而对微震发生区域进行有效定位。通过在深部采空区顶部（1 090 m巷道）进行监测，从而相对准确地确定主采空区冒落的状况。

图5 400分段微震定位事件平面位置图

图6 采场内微震定位事件率与能量释放率变化趋势图

2.采矿活动的加剧使采场各个分段的微震监测成为必然。通过监测并分析，采场处于较为安全的状态，同时，要加强压巡视与巷道支护工作，确保生产安全。

3.通过监控量测实现了动态信息化施工，为采矿生产提供了安全保障，确保了施工过程中人员和设备的安全。

［1］ 杨承详.金属矿床高效开采及地压监控技术研究［D］.长沙：中南大学，2007.

［2］ 尹贤刚，李庶林，黄沛生，等.微震监测系统在矿山安全管理中的应用研究［J］.矿业研究与开发，2006，26（2）：65－68.

［3］ 徐炜，蔺朝晖，李金恩，等.大红山铁矿地压微震监测技术的探讨［J］.现代矿业，2012，521（9）：146－147.

［4］ 徐必根，王春来，唐绍辉，等.特大采空区处理及监测方案设计研究［J］.中国安全科学学报，2007，12（12）：147－151.

The Research and Application of M icroseism ic M onitoring Technology on Ground Pressure in Dahongshan M ining

LIBo，WANG Sha-sha
（Yuxi Dahongshan Mining Co.，Ltd，Kunming 650000，China）

Due to the three dimensional combined－miningmethod in space involving the open pit，underground，the shallow，the deep，themulti－ore block and multi－sectors in Dahongshan iron mine，the geostatic activity triggered by which was becoming quite complicated.For this reason，themicroseismicmonitoring system was supposed to be established，through the results analysis of which，the law of geostatic activity was studied.It is capable of providing some technical base aswell as playing highly useful purpose in guiding the safety production ofmines.

microseismic monitoring technology；ground pressure；gob；energy release rate

TD326

：A

：1003－5540（2014）03－0006－03

2014－01－20

李 波（1985－），男，助理工程师，主要从事矿山地压管理、微震监测、岩移监测、地表塌陷区测量与技术管理工作。