数字地压微震监测技术的应用闫文发 nbsp 2

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1、数字地压微震监测技术的应用闫文发nbsp2数字地压微震监测技术的应用2011年01月20日　　袁节平湖南柿竹园有色金属有限责任公司　　我国数字微震监测技术研究，始于20世纪80年代的煤矿冲击地压监测，后因种种原因没有得到很好的延续。自2004年3月长沙矿山研究院在凡口铅锌矿建立我国第一套地下矿山多通道全数字型微震监测系统以来，迄今为止国内矿山已有十多套多通道微震监测系统投入使用，这大大促进了我国地下矿山地压监测安全技术的发展。数字地压微震监测技术作为一种先进的实时监测技术，在地下工程安全监测和防灾减灾监测方面越来越受到学术界的关注

2、，展现出良好的工程应用价值和前景。数字微震地压监测系统建立系统建立背景柿竹园钨多金属矿床的矿体集中厚大，有用矿物的种类繁多，是国家重要的矿产资源基地。矿床自1987年采用分段凿岩阶段矿房法开采以来，因种种原因井下的采空区（矿房）未能进行处理，截止2002年，井下留下了占矿段约60％的矿柱矿量和近300万m3的巨大采空区群，累计顶板暴露面积达3万m2，连续顶板暴露面积近1万m2，15m厚的连续条带矿柱多处垮塌。由于采空区量大集中、暴露时间长、大爆破振动影响频繁和受破碎带与岩体结构面的影响等，应力集中和采矿地压活动明显。　　为了实现矿

3、山的持续采矿生产，有效处理采空区和回采矿段矿柱，矿山自2002年起与长沙矿山研究院协作研究，最终确定采用“崩落法”方式回采矿柱和顶板富矿，并处理采空区。　　针对井下大量采空区条件下的矿柱回采和空区处理难题，通过采矿整体方案布局调整和工艺优化，先后组织实施了4次大规模地下中深孔爆破，形成了卸压天窗、及时处理了天窗周边的安全隐患，为柿竹园采矿生产的可持续发展迈出了关键的一步。但同时由于采矿地压向天窗周边矿柱转移、集中，地压活动更为活跃，即使在松散矿碴临时充填空区的情况下，矿柱的开裂、下沉、错位及垮塌等地压现象多处显现，采准井巷被堵、已

4、施工炮孔错位等。对矿柱及其空区顶板地压进行有效的监测预报，越来越紧迫。　　针对“崩落法”方式回采矿柱和顶板富矿、并处理采空区的工艺需要，为了促进大空区条件下的安全开采，经与长沙矿山研究院合作进行地压控制技术研究，并借鉴兄弟矿山在地压监测方面的成功经验，矿山于2004年9月首次在井下建立了单通道声发射监测、矿柱压力监测、巷道收敛计变形观测等常规地压监测系统，同时开展了地表及井下岩石移动观测。柿竹园井下采矿地压防治工作正式列入了矿山安全管理的重点。通过这些常规手段的运用和基础地压监测资料和数据的收集，较好地预测了空区周边围岩和矿柱的地

5、压活动，为矿山的安全生产提供了较好的技术支持。　　但常规地压监测手段存在以下不足：一是只能反映某一监测点接收的岩体声发射信号，不能反映地压活动的具体位置；二是人工操作，只能反映监测某一时段所接收到的岩体声发射，不能实时连续地反映；三是人工操作效率低、劳动强度大；四是各个监测点所接收的资料是相互孤立的，技术上无法将相关地压现象联系起来分析；五是技术人员直接到空区周边监测，人员作业安全没有保障。　　同时，柿竹园的采矿地压状况存在其特有的难度：一是采空区量大集中，大量房间矿柱和盘区矿柱都长时间处于多面临空状态，矿柱的整体性受到了一定程度

6、的破坏，矿柱回采的安全威胁大；二是矿柱回采后将在空区上部留存一个范围更大的顶板，如果整体顶板失稳，极易引发较大规模的冲击地压。矿柱回采安全和整体顶板稳定的双重需求，要求矿山必须引入更先进的地压监测装备，以满足井下安全生产的需要。多通道全数字型微震监测系统　　采用多台分布式组合监测系统，即系统由5台Paladin系统组合组成，每台Paladin系统配置6个通道，共形成30个通道的微震监测系统，携带30个单轴传感器。根据开采的动态特点，可以方便地实现对系统监测范围的调整。Paladin系统安设在井下，监控计算机建在地表采矿车间办公楼内

7、。　　（1）传感器布置与优化。30个传感器分别布设在514m、558m和630m三个中段内，其中514m中段和558m中段分别布置12个、630m布置6个传感器，整个系统在空间上形成一个大范围的立体监测区域。514和558平面共布置了24个传感器，重点监测矿柱回采过程的地压变化情况；558和630平面共18个传感器，同时兼顾空区上部大顶板的稳定性及地压变化情况。　　（2）定位误差。为了解系统对微震事件的空间定位精度，在系统安装调试完成之后，对系统进行了实际的震源定位误差测试。测试方法是采用人工放炮震源，测量人员实地测出震中的空间位

8、置坐标，系统监测人员在不知实测震中位置坐标的情况下，根据系统的微震监测结果分析计算得出系统的定位坐标，再根据实测坐标和监测分析坐标对比，即可得出本监测系统对震源的定位精度。　　根据监测精度需要，下部矿柱和上部顶板的定位误差要求分别小于10m和20m