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微地震监测技术北京科技大学矿山微地震监测研究中心矿井动力灾害治理现状武器不精，敌情不清措施不力，效果不佳我们在打一场“灰色”战争，时有牺牲微地震监测系统及定位原理微地震监测系统的工程应用冲击地压实时监测预警系统微地震监测数据的后处理冲击地压监测设备应用现状微地震监测系统及定位原理第一部分煤岩体形变微破裂渗水崩塌垮落大破裂渗气瓦斯浓度增加突水气突出冲击火源爆炸燃烧设备损坏电火花外泄人为因素震水气此色是灾害此色有破坏此色表示各种力黑色或灰色表示煤岩体挤压力挤压力撞击磨擦升温采空区应力回采区应力构造应力外界触发力涌水量增大应力应变断裂—震动普通微震监测预警原理应力应变破裂-震动高精度微震监测预警原理高应力作用下岩石出现微破裂（微尺度、微能量）——裂缝扩展、贯通（小尺度、小能量的破裂）——岩体局部失稳（中尺度、中能量的冲击）——岩体结构破坏、大范围失稳（大尺度、大能量的矿震）研究“宽频带和高密度”一体化的震动监测技术,实现“小尺度破裂——扩展——中尺度破裂——冲击——结构失稳——矿震”的过程监测，特别是前端的前兆监测，以提高震动监测的预警水平。矿震、冲击地压与微震的关系矿震——矿区范围内有感震的动力现象冲击地压——采场与巷道周围的灾害性动力现象微地震——采动引起岩体破裂时产生的动力现象三者之间的对比事件数量上微震冲击地压矿震能量上微震冲击地压矿震影响范围上微震冲击地压矿震微震烈度的描述指标：能量、震级矿震世界上最高震级为4.6级国内矿震的最高震级为4.3级震源较浅，数百米1.5级以上可能造成严重后果地震世界上最大震级为9.5级中国最大震级为8.6级震源深，数千米5级以下不会造成严重破坏有震不一定有灾有灾一定有震监测震能够预测灾岩石在应力作用下发生破坏，并产生微震和声波。岩层破裂发生在应力差大的区域，因此，岩层破裂区总是与高应力差区域相重合，并与高应力区域接近。在破裂区周围的空间内布置多组检波器实时采集微震数据，经过数据处理后，应用震动定位原理，可确定破裂发生的位置。监测原理定位原理应用原理A微震事件数全应力应变曲线岩层破裂支承压力曲线微震数量ABσε岩石破裂过程中产生微地震事件的原理岩体破裂岩层运动微震事件支承压力冲击地压监测的对象：支承压力分布特征控制冲击地压根本：岩层运动规律微震监测技术是以岩体破裂的被动监测作为监测目标，通过定位和能量计算得到岩体破裂的位置和破裂尺度，为各种应用提供基础数据。飞机的定位原理检波器采空区实体煤实体煤检波器接受岩层破裂产生的声波信号，利用时间差和波速进行定位S波P波1#2#3#6#5#4#微地震监测定位原理示意图S波的速度仅次于P波（最快的地震波）。S波的S也可以代表剪力波(shearwave)，因为S波是一种横波，地球内部粒子的震动方向与震波能量传递方向是垂直的。P波意指（primarywave）或是压力波（pressurewave）。在所有地震波中，P波拥有最快的传递速度。P波的P也能代表压力（pressure），来自于其震动传递类似声波，属于纵波的一种(或疏密波)，传递时介质的震动方向与震波能量的传播方向平行。微地震监测定位数学原理震源坐标微地震监测定位数学原理检波器坐标微地震监测定位数学原理波速到时震时微地震监测定位数学原理未知数(4个)：x，y，z，t工作分工地测人员的工作监测人员的工作1#2#3#4#5#6#70ms76ms82ms55ms61ms77ms拾取P波到达时间，根据到时差和波速计算震源（破裂点）位置到时拾取(确定到时)破裂点平面位置破裂点剖面位置1分布式矿井地震监测系统——用于监测矿震，特点是注重监测大震级破裂事件，定位精度100-500米左右；2分布式微地震监测系统——用于监测小型矿震，特点是可监测小震级破裂事件，采用分布式结构，定位精度50-100米左右。大部分国外的产品属于此类系统；3高精度防爆型微地震监测系统——用于监测矿震和岩层破裂，特点是井下设防爆分站，地面设监测中心，检波器采用井田内分布式、区域内集中式布置，可以布置深孔检波器，矿震和破裂事件的定位精度达到10米左右，适合采掘工程尺度，用于监测工作面和顺槽附近的冲击地压、透水范围、三维破裂场和高应力场。注：大尺度和小尺度微地震监测系统各有其应用范围，解决的工程问题是不同的，因此，正确地选择合适的微地震监测系统是成功的关键按定位尺度分为三类：(BMS)微地震监测系统结构硬件：检波器、监测主机、监控主机、数据传输线路软件：监测软件、分析软件、定位软件、后处理软件BMS微地震监测系统地面监测主机BMS微地震监测系统地面数据处理主机BMS微地震监测系统地面数据处理主机BMS微地震监测系统KZ-1型三分量检波器BMS微地震监测系统检波器安装机具微地震监测结果分析系统北京科技大学数据采集软件定位软件微地震监测结果分析软件微震事件定位过程修改当日工作面位置修改当日检波器坐标拾取到时定位计算检波器布置方式内场定位近场定位外场定位3～8m5～10m10～50m国外设备检波器布置方式国内设备检波器布置方式两种布置方式对比国外：监测范围广、搬家次数少、精度低国内：监测范围小、搬家次数多、精度高适合于监测大能量事件，如矿震适合于监测冲击地压、岩体破裂检波器的选取依据：监测目的微震事件震动能量一般为10^2～10^10J，频率一般为0～150Hz。微震事件能量越大，频率越小。中频—矿震、冲击地压、岩体破裂低频—矿震、冲击地压中频检波器(起始60Hz)（CJ型）低频检波器(起始4.5Hz)（KZ型）（伪三分量检波器）（真三分量检波器）