红透山铜矿微震监测系统的建立及应用研究

论文摘要

岩爆是深井硬岩矿山开采中的重要地质灾害之一。随着我国矿山开采向深部延伸,岩爆防治已成为其面临的重大课题。由于岩爆发生机理的复杂性,加之矿山地质条件的多样性和工程条件的多变性,国内外对岩爆还没有形成一种有效的防治方法。本论文针对红透山铜矿岩爆现象多发现状,在红透山铜矿建立了整体监测与局部重点监测相结合的微震监测系统,形成了与微震监测系统相衔接的实时监测和数据分析方法,以获得微破裂分布的时空信息,研究深部开采条件下微震活动规律。具体内容如下：(1)对红透山铜矿岩爆等地压显现特征进行调研工作,总结了红透山铜矿地压显现规律。根据前人岩爆倾向性的测定结果,研究了红透山铜矿深部矿岩岩爆发生倾向。(2)通过现场调研,确定微震监测系统建立方案,完成了红透山铜矿微震监测系统的建立,实现了基于Internet的远程数据传输和实时分析。通过波形识别和频谱分析手段滤除井下多种干扰信号,建立了完善的数据分析方法,并对红透山铜矿深部微震活动时空分布特征与矿山生产活动之间的关系进行量化分析。(3)提出“大范围整体监测与局部重点监测相结合”的方法,利用微震监测技术对深部采场爆破开挖过程进行监测。对采场开挖前后微震活动规律进行了研究,着重分析了采场开挖后围岩恢复稳定状态的时间。通过统计学分析,对岩爆发生的预警期和危险期进行判断,并对岩爆和大尺度岩体破裂进行了预测研究,进而指导矿山安全生产。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 岩爆发生机理及其研究现状
• 1.2.1 岩爆概念及发生机理
• 1.2.2 岩爆研究现状
• 1.3 矿山地震监测技术研究现状
• 1.3.1 矿山地震概念及分类
• 1.3.2 微震监测技术研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 红透山铜矿概况及深部地压显现特征
• 2.1 红透山铜矿概况
• 2.2 红透山铜矿地压显现历史概况
• 2.3 红透山铜矿岩爆发生规律及特征认识
• 2.3.1 矿区地质特征与岩爆发生的相关性
• 2.3.2 岩爆类型的多样性
• 2.3.3 岩爆类型的深度分界性特征
• 2.3.4 岩爆显现的周期性特征
• 2.3.5 岩爆频发重要影响因素
• 2.4 红透山铜矿岩爆发生倾向
• 2.4.1 岩爆倾向性判据的选择
• 2.4.2 岩爆倾向性指标的测定
• 2.5 小结
• 第3章 红透山铜矿微震监测系统的建立
• 3.1 微震监测技术原理
• 3.1.1 微震产生的力学机理
• 3.1.2 微震监测技术的基础理论
• 3.2 微震监测系统
• 3.2.1 硬件系统
• 3.2.2 软件系统
• 3.3 整体微震监测系统的建立
• 3.3.1 红透山铜矿深部三维地质模型
• 3.3.2 传感器布置方案及安装
• 3.3.3 建立整体微震监测系统
• 3.4 局部重点采场监测单元的建立
• 3.4.1 -707m中段27采三维地质模型
• 3.4.2 新增传感器布置方案及安装
• 3.4.3 建立整体监测与局部重点监测相结合的微震监测系统
• 3.5 小结
• 第4章 矿山微震信号分析处理与深部微震活动性研究
• 4.1 矿山微震信号分析处理
• 4.1.1 信号波形分析与识别
• 4.1.2 首波到时拾取
• 4.2 微震定位精度检测及波速校正
• 4.3 微震数据的表示方法
• 4.3.1 微震事件的三维可视化表示
• 4.3.2 微震应力变形分布的表示
• 4.4 微震活动性与矿山生产活动之问的响应关系
• 4.4.1 微震活动的时间分布规律
• 4.4.2 微震活动性与矿山生产规模的关系
• 4.5 微震活动的空间分布规律
• 4.5.1 微震事件空间分布
• 4.5.2 应力变形空间分布规律
• 4.6 小结
• 第5章 深部采场开挖过程微震活动规律研究
• 5.1 采场矿体开挖过程
• 5.2 采场开挖前后微震活动规律
• 5.3 开挖扰动围岩应力变形
• 5.3.1 微震事件空间分布
• 5.3.2 围岩应力变形
• 5.4 围岩开挖扰动数值模拟分析
• 5.4.1 本构模型
• 5.4.2 数值模拟相关参数
• 5.4.3 数值模拟建模与结果分析
• 5.5 微震活动性的统计学分析
• 5.5.1 微震活动性统计学相关参数
• 5.5.2 累积视体积和能量指数演化规律
• 5.5.3 累积视体积和Schmidt数演化规律
• 5.6 小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目及获得成果