浅析微震监测系统在矿井中预报矿压的应用

摘 要：波的振幅和频率取决于煤岩体的强度、应力状态、断裂尺寸和变形，波的振幅和频率受波的频率、速度的影响等等。 因此，每个微震信号包含关于岩体内部状态的丰富信息。 应用微震监测系统，其功能是监测整个矿山微地震的范围，评估巷顶的覆盖范围，为防止灾害发生提供科学依据。

关键词：微震监测；冲击地压；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.216

东滩煤矿主煤层主要部分合并为一层，平均厚度8.41米。其余的分为两层。分层的平均厚度为5.38m，分层的平均厚度为3.22m。主井井深-800米，采用国际先进的采矿开采方式从主采煤层和上层采煤。目前，单一矿区集中，采矿活动集中，互相干扰。矿区覆盖厚厚厚的集团。由于煤体的高弹性可能引发多类事故，造成井下工作面的损坏，同时给矿井生产人员的安全带来巨大的威胁。东滩煤矿为加强矿山爆发的监测预报，特地引进了SOS微震监测系统。

1 微震监测技术

1.1 工作原理

由冲击矿压引起的震源机理和破坏机理是岩石受力的原因和后果。然而，我们发现源机制相同，但是后果可能不同，而导致与岩石压力的影响相同或相似的损害，源机制不一定相同。实践证明，岩石压力和岩石振动的影响总是相互伴随而生。因此，有必要基于微震监测来监测冲击矿压。基于岩层地震振动分析，特别是关键地层运动引起的地震波传播，地震岩石动力分析与能量积累与耗散分析法研究，以最大限度地减少岩爆可能会造成损坏。微震监测技术是通过检测煤和岩体微裂纹过程发出的地震波来检测地震波，并检测微震活动的强度和频率。监测微裂纹分布的位置，然后获得矿井冲击地面压力微震活动信息，为预防和控制地面压力的影响提供依据。

1.2 微震监测系统的功能介绍

微震监测系统的主要功能是分析全矿的实时监测，微震事件的自动记录和微震位置和能量计算范围内发生的微震事件，分析主要危险区域的微震事件，动态评估相关区域效应危害等级，指导煤矿瓦斯岩石压力预防控制工作；摆脱危险性测试和优化相关技术参数，提高防撞系统的影响和控制效率。该系统自带的软件与其他类似产品不同的功能不同，能够监测每个地区的风险，易于掌握动态范围的采矿趋势的影响，实时评估结果的影响一旦发现异常情况，更有针对性的解决方案，以防止事故或降低风险提供宝贵的时间水平的风险，大大提高矿井爆破防控效率。

2 微震事件与冲击地压的关系分析

微震事件的时空变化包含有关岩爆发生的重要信息。 地震发生前，微震活动明显变化。 通过分析和分析灾害前的微震活动，破坏的大小和风险的影响程度作出判断，为防止和控制地面压力的影响提供依据。

2.1 冲击地压发生前的微震活動特征

通过分析煤矿四次地震发生前后的微震事件的发生频率和释放能量，发现爆发前后微震事件的频率和能量释放明显变化， 微震频率相对较高，岩爆发生前的微震事件能量处于较低水平，煤岩能量积累明显。 发生爆发后，会发生小能量微震事件的释放浓度，但能量释放率低，一般持续3-5d，但再次发生高能微震事件的可能性。

2.2 高冲击危险区域判定

在采矿期间，微震事件主要发生在工作面前，共观察到156次事件，发生在距离眼睛150米的距离。 即，工作面前300m范围内的微震事件数量为122次，占总数的81%。 微震事件发生在300m以外的地区，占总数的19%。 所以21150采矿面前300m的范围为反冲区域的重点。 该地区受采矿影响，采矿作用下，煤和岩体的集中应力迅速增加，形成一定范围内的高应力面积。 煤岩破裂活动较为频繁，导致了微震事件的频发。

3 微震监测技术矿井中的实际应用

微震系统用于标记和计算振动波形，以获得振动事件的能量和位置。根据实际应用，表明微震监测系统的标记首次重要，但系统自动标记P波有时出现大误差，手动标注分析后事件定位精度明显提高。例如：2009年10月4日16：10分二级铁路下四强的煤炮炮声，四节高8米附近顶部，有面团渣，东面电影帮忙，水管闯入道路在该地区有强烈的震撼感。坐标为：X = 23253m，Y = 44144m，Z = 721m，手动标记微震监测系统。实际地理坐标为X = 23164m，Y = 44195m，Z = 743m。误差为22m。因此，记录的振动文件应手动标记，并逐步总结以掌握波形注释方法，从而提高源的位置和振动能量的精度。总结方法如下：

（1）对于低能量信号，考虑滤波和删除振动模式，大多数通道的波形幅度相对较小。

（2）记录振动信号通道的数量相对较小，噪声相对较大，标签可以在第一次进行滤波处理时使用，然后标记。

（3）对于波形相对较小，首次到达时间更难识别信号，P波偏差，键可用于Pp位置微调保持精度，微调原理：偏差为负到左边罚款，正面微调。

（4）如果信号相对较强，首次到达时间也很容易识别，但P波偏差较大，可以去除一些比较小的波形，P波第一次达到更难识别信号。

（5）如果多数通道对P波偏差较大，则应重新选择波形和幅度较大，首次到达时间更容易识别通道，如果计算出的P波偏差小，可以考虑在错误不明显的情况下增加重新计算的通道数。

（6）选择通道尽可能远离站信号的源位置，除非信号污染较大。

4 结论

使用地球物理方法来预测世界科学的前沿，目前的测试技术，要准确预测有很多技术还没有解决。微震监测技术可以监测工作面的周围岩石破坏的整个过程，并研究岩层的形成与预测岩爆的关系。为实施有针对性的冲击压力，煤气瓦斯突出和地下水涌流等防雷措施奠定了基础。

地震工程施工，安全防护或火山地震灾害研究中的微震技术应用范围非常广泛。中国的微震研究仍处于起步阶段，没有采用微震信号进一步研究，实时反演地下结构。另外，未来通过无线网络等手段对实时数据传输和建立有效的软件系统，用微型冲击技术研究火山，地震等灾害。随着中国资源的进一步发展，进一步加快自然科学的步伐和快速发展，微震技术将在油田、矿山、火山地震监测等领域有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]陈贵林.微震监测与深孔爆破在防治冲击矿压中的应用[J].山东煤炭科技，2012（05）：196-197.

[2]柳云龙，田有，郑确等.微震监测技术在深部矿山中的应用[J].地球物理学进展，2013（08）：1801-1808.

作者简介：王磊（1982-），助理工程师，主要研究方向：冲击地压防治。