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1、數(shù)字地壓微震監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用閆文發(fā)nbsp2數(shù)字地壓微震監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用2011年01月20日 袁節(jié)平湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司 我國數(shù)字微震監(jiān)測技術(shù)研究，始于20世紀(jì)80年代的煤礦沖擊地壓監(jiān)測，后因種種原因沒有得到很好的延續(xù)。自2004年3月長沙礦山研究院在凡口鉛鋅礦建立我國第一套地下礦山多通道全數(shù)字型微震監(jiān)測系統(tǒng)以來，迄今為止國內(nèi)礦山已有十多套多通道微震監(jiān)測系統(tǒng)投入使用，這大大促進了我國地下礦山地壓監(jiān)測安全技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字地壓微震監(jiān)測技術(shù)作為一種先進的實時監(jiān)測技術(shù)，在地下工程安全監(jiān)測和防災(zāi)減災(zāi)監(jiān)測方面越來越受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注
2、，展現(xiàn)出良好的工程應(yīng)用價值和前景。數(shù)字微震地壓監(jiān)測系統(tǒng)建立系統(tǒng)建立背景柿竹園鎢多金屬礦床的礦體集中厚大，有用礦物的種類繁多，是國家重要的礦產(chǎn)資源基地。礦床自1987年采用分段鑿巖階段礦房法開采以來，因種種原因井下的采空區(qū)（礦房）未能進行處理，截止2002年，井下留下了占礦段約60％的礦柱礦量和近300萬m3的巨大采空區(qū)群，累計頂板暴露面積達3萬m2，連續(xù)頂板暴露面積近1萬m2，15m厚的連續(xù)條帶礦柱多處垮塌。由于采空區(qū)量大集中、暴露時間長、大爆破振動影響頻繁和受破碎帶與巖體結(jié)構(gòu)面的影響等，應(yīng)力集中和采礦地壓活動明顯?！ 榱藢崿F(xiàn)礦
3、山的持續(xù)采礦生產(chǎn)，有效處理采空區(qū)和回采礦段礦柱，礦山自2002年起與長沙礦山研究院協(xié)作研究，最終確定采用“崩落法”方式回采礦柱和頂板富礦，并處理采空區(qū)?！ ♂槍麓罅坎煽諈^(qū)條件下的礦柱回采和空區(qū)處理難題，通過采礦整體方案布局調(diào)整和工藝優(yōu)化，先后組織實施了4次大規(guī)模地下中深孔爆破，形成了卸壓天窗、及時處理了天窗周邊的安全隱患，為柿竹園采礦生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展邁出了關(guān)鍵的一步。但同時由于采礦地壓向天窗周邊礦柱轉(zhuǎn)移、集中，地壓活動更為活躍，即使在松散礦碴臨時充填空區(qū)的情況下，礦柱的開裂、下沉、錯位及垮塌等地壓現(xiàn)象多處顯現(xiàn)，采準(zhǔn)井巷被堵、已
4、施工炮孔錯位等。對礦柱及其空區(qū)頂板地壓進行有效的監(jiān)測預(yù)報，越來越緊迫?！ ♂槍Α氨缆浞ā狈绞交夭傻V柱和頂板富礦、并處理采空區(qū)的工藝需要，為了促進大空區(qū)條件下的安全開采，經(jīng)與長沙礦山研究院合作進行地壓控制技術(shù)研究，并借鑒兄弟礦山在地壓監(jiān)測方面的成功經(jīng)驗，礦山于2004年9月首次在井下建立了單通道聲發(fā)射監(jiān)測、礦柱壓力監(jiān)測、巷道收斂計變形觀測等常規(guī)地壓監(jiān)測系統(tǒng)，同時開展了地表及井下巖石移動觀測。柿竹園井下采礦地壓防治工作正式列入了礦山安全管理的重點。通過這些常規(guī)手段的運用和基礎(chǔ)地壓監(jiān)測資料和數(shù)據(jù)的收集，較好地預(yù)測了空區(qū)周邊圍巖和礦柱的地
5、壓活動，為礦山的安全生產(chǎn)提供了較好的技術(shù)支持?！ 〉Ｒ?guī)地壓監(jiān)測手段存在以下不足：一是只能反映某一監(jiān)測點接收的巖體聲發(fā)射信號，不能反映地壓活動的具體位置；二是人工操作，只能反映監(jiān)測某一時段所接收到的巖體聲發(fā)射，不能實時連續(xù)地反映；三是人工操作效率低、勞動強度大；四是各個監(jiān)測點所接收的資料是相互孤立的，技術(shù)上無法將相關(guān)地壓現(xiàn)象聯(lián)系起來分析；五是技術(shù)人員直接到空區(qū)周邊監(jiān)測，人員作業(yè)安全沒有保障。 同時，柿竹園的采礦地壓狀況存在其特有的難度：一是采空區(qū)量大集中，大量房間礦柱和盤區(qū)礦柱都長時間處于多面臨空狀態(tài)，礦柱的整體性受到了一定程度
6、的破壞，礦柱回采的安全威脅大；二是礦柱回采后將在空區(qū)上部留存一個范圍更大的頂板，如果整體頂板失穩(wěn)，極易引發(fā)較大規(guī)模的沖擊地壓。礦柱回采安全和整體頂板穩(wěn)定的雙重需求，要求礦山必須引入更先進的地壓監(jiān)測裝備，以滿足井下安全生產(chǎn)的需要。多通道全數(shù)字型微震監(jiān)測系統(tǒng) 采用多臺分布式組合監(jiān)測系統(tǒng)，即系統(tǒng)由5臺Paladin系統(tǒng)組合組成，每臺Paladin系統(tǒng)配置6個通道，共形成30個通道的微震監(jiān)測系統(tǒng)，攜帶30個單軸傳感器。根據(jù)開采的動態(tài)特點，可以方便地實現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)測范圍的調(diào)整。Paladin系統(tǒng)安設(shè)在井下，監(jiān)控計算機建在地表采礦車間辦公樓內(nèi)
7、?！ 。?）傳感器布置與優(yōu)化。30個傳感器分別布設(shè)在514m、558m和630m三個中段內(nèi)，其中514m中段和558m中段分別布置12個、630m布置6個傳感器，整個系統(tǒng)在空間上形成一個大范圍的立體監(jiān)測區(qū)域。514和558平面共布置了24個傳感器，重點監(jiān)測礦柱回采過程的地壓變化情況；558和630平面共18個傳感器，同時兼顧空區(qū)上部大頂板的穩(wěn)定性及地壓變化情況?！ 。?）定位誤差。為了解系統(tǒng)對微震事件的空間定位精度，在系統(tǒng)安裝調(diào)試完成之后，對系統(tǒng)進行了實際的震源定位誤差測試。測試方法是采用人工放炮震源，測量人員實地測出震中的空間位
8、置坐標(biāo)，系統(tǒng)監(jiān)測人員在不知實測震中位置坐標(biāo)的情況下，根據(jù)系統(tǒng)的微震監(jiān)測結(jié)果分析計算得出系統(tǒng)的定位坐標(biāo)，再根據(jù)實測坐標(biāo)和監(jiān)測分析坐標(biāo)對比，即可得出本監(jiān)測系統(tǒng)對震源的定位精度?！ 「鶕?jù)監(jiān)測精度需要，下部礦柱和上部頂板的定位誤差要求分別小于10m和20m
