采矿地球物理概论小论文(煤矿冲击矿压的微震监测理论与技术)

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1、釆矿地球物理结课论文姓名：学号：班级：指导老师:煤矿冲击矿压的微震监测理论与技术摘要：随着我国煤炭资源向深部发展开采中出现的各种技术问题日趋严重，冲击矿压成为煤炭生产过程中较为普遍又十分严重的矿井自然灾害之一。矿山煤层坚硬顶板区域极易发生冲击矿压，其主要原因是坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能，同时在工作面开采过程中这些弹性能又能瞬间释放。本文从冲击矿压的机理出发，详细论述微震监测预警技术在这一矿山灾害中发挥的巨大作用并对二者未来的发展做出展望。关键词：冲击矿压微震监测理论技术应用—、冲击矿压概况多年来，煤炭在我国能源结构小一直占有70%以上

2、的份额，根据全球经济可持续发展和能源利用的发展趋势以及屮国能源结构特点，屮国70%以上的能源来口煤炭的能源构成状况在和当长的时期内不会发生大的变化。但煤炭的生产过程却存在着许多危害安全的灾害性问题，冲击矿压就是煤炭生产过程中较为普遍又十分严重的矿井自然灾害之一。煤矿开来过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应，这些现象统称为煤矿动压，冲击矿压即为煤矿动压的一种。冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的

3、动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落等灾害的一种煤矿动压形式。从1738年英国南部斯塔福煤出发生世界上右记录的首次冲击矿压以来，世界上儿乎所有采矿国家都有冲击矿压发生。1933年我国抚顺胜利矿最早发生冲击矿压，1960年全国发生冲击矿压的矿井只有6个，到1990年仅煤炭部所属煤矿发生冲击矿压的己増加到58个，近几年来己超过100个。我国煤矿大多数建于上世纪五、六十年代，随着开来深度和开来规模的日益扩大，冲击矿压的危害也FI趋严重，己成为矿山开来屮亟待解决的重大课题。许多采矿国家

4、都投入巨资成立专门的研究机构，对冲击矿压发生机理和冲击矿压形成过程进行了犬量研究，形成了系统的理论，如强度理论、能量理论、冲击倾向性理论、失稳破坏性理论等，并有了先进的数据采集系统来获取与冲击矿压有关的大量监测数据。许多学者认为：冲击矿压是由于应力超过煤岩体强度而产生破裂，而破裂损伤的力学性质由于广义应变周部化，呈现应变软化而发生物理或材料失稳破坏而产生的。矿井采掘之前，井下煤岩体处于受力平衡状态，采掘活动打破了围岩原來的平衡状态，促使应力重新分布，其结果造成某些局部监域应力高度集中。如杲该区域煤岩体貝备冲击倾向性条件，当受到外界扰动时，煤岩结

5、构即可能失稳而发生冲击破坏。为了查明冲击一矿压形成及发展演化过程，科研院校及生产企业对冲击矿压，危险区域采取了多种多样的监测手段，获取了大量与冲击矿压有关的监测数据。理论研究、数值模拟研究及实验研究在认识冲击发生机理、冲击破坏规律及冲击矿压特征等方面发挥了重要作用，而利用实测数据信息来研究冲击矿压发生、发展变化规律及其动力学等非线性特征规律无疑是最直接、也是最重要的方法。二、微震监测技术理论微震是指在受外力作用以及温度等的影响下，岩体等材料中的一个或多个局域源以顺态弹性波的形式迅速释放其能量的过程，微震起源于材料中的裂纹（断层）、岩层屮界而的破

6、坏、基体或夹杂物的断裂。采用微震监测仪器来采集、记录和分析微震信号，并据此来推断和分析震源特征的技术称为微震监测技术。微震监测技术是在地震监测技术的基础上发展起来的，它在原理上与地震监测、声发射监测技术相同，是基于岩体受力破坏过程中破裂的声、能原理。从频率范围可以看出地震、微震与芦发射Z间的关系。微震监测主耍采用被动监测法，它是指在无需人为激励的情况下，通过接收传感器直接监测岩体结构在外荷载（力和温度等）作用下产牛破裂（微破裂）过程时所释放的弹性波。也就是说，微震监测系统只需要接收传感器（或拾震器）和数据采集仪，不需要发射传感器或人工产生農源。

7、它是以监测地下岩体和混凝土结构破裂过程为对象，采集破裂释放的微地震波信号，再通过对震源信号的处理分析來评价地卜•结构的稳定性和安全状况。微震监测技术基于声发射学和地震学，现已发展成为i种新型的高科技监控技术。它通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件，來监测其对生产活动的影响、效杲及地下状态。当地下岩右由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时，产生一种微弱的地震波向周围传播，通过在破裂区周围的空间内布置多组检波器并实吋采集微震数据，经过数据处理后，釆用震动定位原理，就可确定破裂发生的位置，并在三维空间上显示出來。微震监测技术的特点主要集屮在五个

8、方面:第一个是实时监测，多通道微震监测系统一般都是把传感器以阵列的形式固定安装在监测区内，它可实现对微震事件的全天候实时监测，这是该技术的一个重要特点