阿舍勒铜矿微震监测系统建设与应用研究-sup-①-_sup-_郭晓强.pdf

阿舍勒铜矿微震监测系统建设与应用研究 ① 郭晓强１，２，３， 皇甫风成１， 王 果１， 钟志强１， 文 兴２，３ （１．紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 ３６４２００； ２．长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２； ３．金属矿山安全技术国家重点实验室，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 为了应对阿舍勒铜矿二期深部开采工程中面临的地压灾害问题，结合深部地压活动性现状与采掘布局，合理选择了地压 监测设备，设计了 ３２ 通道微震监测系统台网布设方案，进行了现场安装调试以及定位精度反演与校准试验。 在已建立系统的监测 数据基础上，通过波形识别区分了微震信号与其他信号，建立了二期深部工程有效微震事件库，统计与分析了大尺度矿井范围内时 间、空间以及定量地震学参数的趋势特征，结合现场地压灾害实例实现了监测预测，结果表明时间序列上的活跃期、空间上的低震 中集中度指标、定量地震学参数上的低 ｂ 值和 ＣＵＦＩＴ 值急剧积累至高值区后下降，是地压灾害发生的预警前兆。 关键词 深部开采； 地压灾害； 微震监测； 定位精度； 预警前兆 中图分类号 ＴＤ３２６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３-６０９９．２０１９．０６．００７ 文章编号 ０２５３-６０９９（２０１９）０６-００２９-０６ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ａｓｈｅｌｅ Ｃｏｐｐｅｒ Ｍｉｎｅ ＧＵＯ Ｘｉａｏ-ｑｉａｎｇ１，２，３， ＨＵＡＮＧＦＵ Ｆｅｎｇ-ｃｈｅｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｇｕｏ１， ＺＨＯＮＧ Ｚｈｉ-ｑｉａｎｇ１， ＷＥＮ Ｘｉｎｇ２，３ （１．Ｚｉｊｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｓｈａｎｇｈａｎｇ ３６４２００， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅｓ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ-ｐｈａｓｅ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ａｓｈｅｌｅ Ｃｏｐｐｅｒ Ｍｉｎｅ， ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ． Ａ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌａｙｏｕｔ ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ ａ ３２-ｃｈａｎｎｅｌ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ， ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ａｎｄ ｄｅｂｕｇｇｅｄ ｏｎ ｓｉｔｅ． Ｔｅｓｔｓ ｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｅｖｅｎｔ ｄａｔａｂａｓｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ-ｐｈａｓｅ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｆｔｅｒ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｆｒｏｍ ｏｔｈｅｒ ｓｉｇｎａｌｓ ｂｙ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｒｅｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｉｍｅ， ｓｐａｃｅ， ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ｍｉｎｉｎｇ ｓｈａｆｔ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ， ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ． Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ， ｔｈｅ ｌｏｗ ｅｐｉｃｅｎｔｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｓｐａｃｅ， ｔｈｅ ｌｏｗ ｂ-ｖａｌｕｅ ａｎｄ ＣＵＦＩＴ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ａｓ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｉｇｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ， ｗｉｌｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｓｈａｒｐｌｙ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｏ ａ ｈｉｇｈ ｖａｌｕｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｌｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｄｅｅｐ ｍｉｎｉｎｇ； ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ； ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ； ｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｉｇｎ 随着我国大量非煤矿山浅部矿产资源开采结束， 许多矿山逐渐转入深部矿床开采。 随着开采深度增 加，深部矿、围岩体处于“三高一扰动”的不利环境中， 其力学性能与响应状况明显区别于浅部，诱发地压灾 害诸如巷道变形开裂、采场冒顶垮塌甚至岩爆等现象 更为普遍、强烈，造成人员伤亡的可能性也相应呈明显 上升趋势，严重影响深部矿产资源的安全开采、制约矿 山经济效益的提高［１-４］。 对深部采掘区域地压活动开 展监测、预测的应用技术研究显得尤为重要，并成为地 压灾害防治的必要途径。 为了应对深部开采中的地压灾害问题，众多学者 和研究人员采用了多种手段与技术对其进行监测，并 进行了详细的应用技术研究与探讨［５-１１］。 这些研究立 足于现场地压监测，采用了不同的监测方法，并基于监 ①收稿日期 ２０１９-０６-１４ 基金项目 国家安全生产监督管理总局安全生产重大事故防治关键技术科技项目（ｈｕｎａｎ-００１０-２０１４ＡＱ）；湖南省安全生产财政专项资金项目 作者简介 郭晓强（１９８６-），男，湖北黄冈人，硕士，工程师，主要从事矿山压力、岩石力学方面的研究。 第 ３９ 卷第 ６ 期 ２０１９ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３９ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１９ ChaoXing 测到的有效数据，提出了各种地压灾害发生的前兆，诸 如钻屑当量、应力-位移耦合预测模型、声发射事件率- 能率变化特征以及微震频谱、空间分布和定量地震学 阀值等，不同程度地达到了监测、预测地压灾害的预 期，也说明其对于地压灾害监测预测的可行性。 本文 在以上研究基础上，在阿舍勒铜矿引进国产 ＳＳＳ 微震 监测系统，并在已建立系统监测到的有效数据基础上， 统计与分析微震时间、空间以及定量地震学参数的活 动性特征，总结基于微震的阿舍勒铜矿地压灾害预警 前兆，为同类型深井矿山的地压监测预测提供参考和 依据。 １ 现场概况 阿舍勒铜矿隶属紫金矿业集团新疆哈巴河阿舍勒 铜业股份有限公司，是集采选为一体、储量大、品位高、 采矿方法先进、机械化程度高的国内知名矿山。 主采 黄铁矿型铜、锌、铅多金属，矿床呈急倾斜、走向长度 短、水平厚度大等特点，主、副竖井及斜坡道联合开拓 方式，主要采用大直径深孔空场嗣后充填法、中深孔分 段凿岩阶段出矿嗣后充填法采矿。 该矿于 ２００２ 年 ４ 月全面开工建设，２００４ 年 ９ 月正式投产，经过 １０ 多年 的开采，一期工程 ４００ ｍ 中段以上可采资源量逐渐枯 竭，现已转入二期工程 ４００～０ ｍ 中段的开采。 生产能 力 ６ ０００ ｔ／ ｄ，开采深度达到 ９００ ｍ，受节理裂隙发育影 响，上下盘岩体整体稳定性差，地压显现变得愈加突 出，支护过的巷道变形明显，局部巷道片帮、底鼓、顶板 垮塌，深部掘进工程中多次发生围岩脆裂异响甚至弹 射、冒落等弱岩爆现象。 同时，国家安监总局 ２０１６（６２）规定对于全国范围 内 ８００ ｍ 以上深井提出明确要求 必须采用实时在 线地压监测系统，对深部资源的安全高效开采提供一 定保障。 鉴于自身安全管理方面的需要以及国家相关政策 要求，阿舍勒铜矿二期深部开采工程拟建立微震监测 系统，实时、连续、在线监测开采扰动导致的地压活动， 研究地压灾害发展过程的前兆信息辨识技术，实现预 测地压灾害的目标。 ２ 深部微震监测系统建设 为达到地压灾害监测预测目标，在已调查的地压 活动情况与采掘现状基础上，阿舍勒铜矿二期深部开 采工程微震监测系统建设流程如图 １ 所示。 ２．１ 微震监测设备选择 不同微震监测设备涉及方案设计与实施方式、成 本、监测效果等差异，因此在建设初期必须首先对微震 监测设备进行合理选择。 深部地压活动情况与采掘现状调查 微震监测设备选择 微震监测台网方案设计 现场勘查与实施准备工作 现场安装与调试 定位精度校准试验 深部微震监测系统 图 １ 微震监测系统建设流程 国内微震监测设备开发经过十几年的发展，已经 打破普遍引进进口设备的局面，数家厂商设备在多个 非煤矿山、隧道、水电站成功应用，效果良好。 经由矿 方组织询价、招投标等工作，综合比较湖北海震、安徽 万泰、北京盛科瑞 ３ 家厂商所代理的微震监测设备性 能参数、成本、服务质量等，最终采用湖北海震科创技 术有限公司研制的中科微震（ＳｉｎｏＳｅｉＳｍ，简称 ＳＳＳ）监 测系统。 ２．２ 台网设计 结合阿舍勒铜矿深部开采现状与地压监测的需 要，对监测方案进行优化设计，监测范围包括 ３５０ ｍ、 ３００ ｍ、２５０ ｍ、２００ ｍ、１５０ ｍ、１００ ｍ、５０ ｍ、０ ｍ 共 ８ 个 中段。 根据台网设计原则［１２］，经过现场勘查、技术讨论， 最后综合确立了阿舍勒铜矿深部 ３２ 通道 ＳＳＳ 微震监 测系统台网布设方案分为 ４ 个子系统，分别布置在 ５０ ｍ、１５０ ｍ、２５０ ｍ 和 ３５０ ｍ 中段，井下数据交换中心 布置在 １５０ ｍ 中段，微震监测系统服务器布置在地表 调度室。 典型中段台网布置如图 ２ 所示，整个系统拓 扑结构如图 ３ 所示。 ２．３ 定位精度反演与校准 根据台网设计方案，现场首先进行钻孔施工、线缆 敷设等安装准备工作，然后完成地表微震服务器、井下 数据采集中心、各数采、各中段传感器的安装工作。 为确保建立的微震监测系统达到预期定位精度， 需要进行定位精度反演并通过现场试验校准。 结合微震监测技术的定位原理可知其定位精度主 要依赖于以下几种因素微震台网布置、系统设置的速 度模型、台站 Ｐ 波到时读入的准确性。 其中，震动波 在岩体中传播速度的不准确性是最主要影响因素，也 是后期研究人员进行台网精度校准的主要参数，主要 由到时残差进行反演计算 ０３矿 冶 工 程第 ３９ 卷 ChaoXing Δｔｉ ＝ ｔ ｉ＋１ - ｔ ｉ ＝ Ｌｉ＋１ - Ｌ ｉ Ｖｐ ＝ ΔＬｉ Ｖｐ （１） Ｌｉ＝（ｘｉ - ｘ ０） ２ ＋ （ｙｉ- ｙ０） ２ ＋ （ｚｉ- ｚ０） ２ （２） 式中 Δｔｉ为相邻传感器 ｉ＋１ 和 ｉ 的到时残差；Ｌｉ为第 ｉ 个传感器到震中（ｘ０、ｙ０、ｚ０）的距离。 图 ２ 典型中段台网布置 图 ３ 系统拓扑结构图 ２．３．１ 预期定位精度反演 根据台网布置与初步设置的纵波波速 ＶＰ＝ ５ ０００ ｍ／ ｓ、横波波速 ＶＳ＝３ ０００ ｍ／ ｓ 对当前系统定位精度进 行反演，预期定位精度云图如图 ４ 所示。 图 ４ 系统预期定位精度云图 （ａ） 主视图； （ｂ） 侧视图； （ｃ） 俯视图 从图 ４ 可以看出，采掘区域 重点监测范围内 的定位精度可控制在 １５ ｍ 以内。 ２．３．２ 现场校准试验 以提高精度为目标，基于残差方程采取在空间位 置上放小炮的方式对初步设定的全局波速进行进一步 校正与检验，最终确定纵波（Ｐ）波速 ５ ５００ ｍ／ ｓ，横波 （Ｓ）波速 ３ ５００ ｍ／ ｓ，检验误差达到 ８～１３ ｍ，达到预期 定位精度，表明已建立的 ＳＳＳ 微震监测系统精度满足 监测要求。 ３ 微震监测系统应用研究 为达到对阿舍勒铜矿二期深部工程采掘扰动导致 的地压灾害进行监测、预测的目标，在已建立的 ＳＳＳ 微 震监测系统监测数据基础上进行有效微震事件波形特 征分析，建立有效微震事件库。 然后统计与分析事件 库中矿井范围内微震时间、空间以及定量地震学参数 强度的活动性特征，总结地压灾害预警前兆。 １３第 ６ 期郭晓强等 阿舍勒铜矿微震监测系统建设与应用研究 ChaoXing ３．１ 有效微震事件库 有效微震事件库是后续微震活动性特征分析的根 本，由于现场监测环境的复杂性，系统监测到的基本波 形数据多而杂，如图 ５ 所示，不同岩体性质、发震力源、 破裂机制导致的振动频率与幅值都存在差异，因此可 以根据波特征进行识别与筛选。 采矿设备 作业 倒渣溜矿 作业 凿岩作业 电信号 干扰 微震 爆破 图 ５ 各典型事件信号类型 采用波形识别的理论法、经验法、交叉法［１０，１３］，以 区分微震信号（岩体破裂）与其他信号，从而建立有效 微震事件库，典型事件波形特征如图 ６ 所示。 图 ６ 典型事件波形特征 （ａ） 微震； （ｂ） 爆破； （ｃ） 凿岩； （ｄ） 倒渣溜矿 根据典型事件波形特征对监测到的基本波形数据 进行筛选并处理，得到的有效微震事件库基本统计见 表 １。 表 １ 有效微震事件库基本统计 时间 区间 有效微震 事件数 震级 Ｍ 地震矩对数 ｌｇＭ 能量对数 ｌｇＥ ２０１７-０４-１６～ ２０１７-１２-３１ ６ ５７１-５．９８～０．９２６．２～１１．４-４．２～６．２ ３．２ 深部微震活动性分析 基于已建立的有效微震事件库，对监测区域内时 间、空间以及定量地震学参数强度进行分析，结合选取 的参数总结其趋势特征。 ３．２．１ 时 间 从微震时间序列角度分析其日累积释放能量与频 次的变化规律，对矿山岩体稳定性监测意义重大，强震 诱发地压灾害显现现象往往发生在持续高值或急剧上 升的活跃期。 以半月为时间步（如 ２０１７．５ 上表示 ２０１７ 年 ５ 月上半月），累积释放能量对数与频次如图 ７ 所示。 累积释放能量对数 频次 日期 8 7 6 5 4 3 1000 800 600 400 200 0 2017.4下 2017.5上 2017.5下 2017.6上 2017.6下 2017.7上 2017.7下 2017.8上 2017.8下 2017.9上 2017.9下 2017.10上 2017.10下 2017.11上 2017.11下 2017.12上 2017.12下 累积释放能量对数 频次 ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ 图 ７ 时间序列 时间区间内，半月累积释放能量对数平均水平为 ６．７、频次 ３８６ 次，６ 月、８ 月、１１ 月、１２ 月下处于活跃期。 ３．２．２ 空 间 微震在空间分布上愈密集，表征地压灾害可能性 愈大。 为了量化微震集中程度这一前兆信息，提出了 震中集中度指标［１４］。 假设∑为震中坐标参量 ｘ、ｙ、ｚ 的协方差矩阵，Ｘ＝ （ｘ，ｙ，ｚ）Ｔ，各参量组成的期望矩阵 ｕ＝（ｕ１，ｕ２，ｕ３）Ｔ，则有 （Ｘ - ｕ） Ｔ∑ -１ （Ｘ - ｕ） ＝ ｄ２（３） 式中 ｄ 为常量。 若 ｕ＝０，则 ｄ２ ＝ Ｘ Ｔ∑ -１ Ｘ ＝ Ｙ１２ λ１ ＋ Ｙ２２ λ２ ＋ Ｙ３２ λ３ （４） 式中 λ１、λ２、λ３均为∑的特征根；Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３均为其主成 ２３矿 冶 工 程第 ３９ 卷 ChaoXing 分。 则式（４）为（ｘ、ｙ、ｚ）正态分布的等概率密度椭球体方 程，椭球体体积越大，包络震中样本越离散，反之亦然。 因此，可采用４πｄ ３ λ１λ２λ３ ３ 来量化微震集中 程度，去量纲化后震中集中度指标为 Ｑ空＝ ３ λ１λ２λ３（５） 结合式（４）、（５）可知，Ｑ空越小，椭球体越小，震中 样本越集中，地压灾害可能性越大。 阿舍勒铜矿时间区间内空间上震中集中度指标分 布如图 ８ 所示。 时间区间内，该指标在 １１ 月初出现极 小值。 时间区间 180 150 120 90 60 30 2017/5/6 2017/6/5 2017/7/5 2017/8/4 2017/9/3 2017/10/3 2017/11/2 2017/12/2 震中集中度指标 图 ８ 空间上震中集中度指标分布 ３．２．３ 定量地震学参数 由于微震机制类似于地震［１３，１５］，采用定量地震学 参数对矿山微震进行研究合理可行，并逐渐成为矿山 微震研究的一个主流方向，常用的参数如 ｂ 值、ＣＵＦＩＴ 模型（类似于累积视体积-能量指数变化关系），通常低 ｂ 值、ＣＵＦＩＴ 值急剧积累至高值区后呈下降趋势，表征 地压灾害可能性较大［１６］。 以半月为时间步，ｂ 值变化如图 ９ 所示。 时间区 间内，ｂ 值在 １１ 月上出现极小值。 日期 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 2017.4下 2017.5上 2017.5下 2017.6上 2017.6下 2017.7上 2017.7下 2017.8上 2017.8下 2017.9上 2017.9下 2017.10上 2017.10下 2017.11上 2017.11下 2017.12上 2017.12下 b值 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 图 ９ ｂ 值变化 阿舍勒铜矿时间区间内 ＣＵＦＩＴ 模型分布如图 １０ 所示。 时间区间内，ＣＵＦＩＴ 值在 １０ 月明显急剧积累， １１ 月上呈下降趋势。 时间区间 14 12 10 8 6 4 2 0 2017/6/14 2017/8/13 2017/10/12 2017/12/11 CUFIT值/ 106 模型 趋势 图 １０ ＣＵＦＩＴ 模型变化 ３．３ 监测预测前兆规律 基于以上各参数的微震活动性分析，再与现场地压 显现情况进行拟合对比，总结地压灾害监测预测前兆。 根据现场地压台账，１１ 月上旬在 １５０ ｍ 中段下盘 主沿脉 ０＃～北 ４＃穿脉明显片帮、显现弱岩爆现象，该中 段灾害显现前后，震源分级投影如图 １１ 所示。 图 １１ 地压灾害显现区域震源分级投影 （ａ） 发生前； （ｂ） 发生时； （ｃ） 发生后 ３３第 ６ 期郭晓强等 阿舍勒铜矿微震监测系统建设与应用研究 ChaoXing 在地压灾害显现区域发生前后，微震活动频次与 能级明显升高；采取局部加强支护、附近采场减小开采 强度后，区域内微震活动频次与能级明显降低。 而且， 根据现场反馈，弱岩爆现象不再显现，可见地压灾害得 到有效改善。 再与微震活动性分析中的时间、空间、定量地震学 参数趋势特征相拟合，特别是地压灾害发生时间区间 的分布，可以得出时间序列上活跃期（累积释放能量 与频次高于平均值的活跃期）、空间上低震中集中度 指标、定量地震学参数上低 ｂ 值和 ＣＵＦＩＴ 值急剧积累 至高值区后呈下降趋势是地压灾害发生的预警前兆。 ４ 结 论 １） 经过现状调查、设备选择、台网设计、施工与安 装工作，在阿舍勒铜矿深部建立了一套 ３２ 通道微震监 测系统，并采用定位精度反演与现场试验的方法进行 了校准，监测精度达到 ８～１３ ｍ，满足监测要求。 ２） 在监测数据基础上，通过波形识别区分了微震 信号与其他信号，建立了二期深部工程有效微震事件库。 ３） 统计与分析了监测区域内时间、空间以及定量 地震学参数的趋势特征，结合现场地压灾害实例，总结 了地压灾害监测预测前兆时间序列上的活跃期、空间 上的低震中集中度指标、定量地震学参数上的低 ｂ 值 和 ＣＵＦＩＴ 值急剧积累至高值区后下降。 参考文献 ［１］ 谢和平，高 峰，鞠 杨． 深部岩体力学研究与探索［Ｊ］． 岩石力 学与工程学报， ２０１５，３４（１１）２１６１-２１７８． ［２］ 李夕兵，周 健，王少锋，等． 深部固体资源开采评述与探索［Ｊ］． 中国有色金属学报， ２０１７，２７（６）１２３６-１２６２． ［３］ 胡建华，习智琴，周科平． 深部采空区尺寸效应的危险度正态云辨 识模型［Ｊ］． 中国安全科学学报， ２０１６，２６（１０）７０-７５． ［４］ 覃 敏，刘 畅． 阿舍勒铜矿深部岩爆倾向性综合分析应用研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５，３５（６）３９-４５． ［５］ 曲效成，姜福兴，于正兴，等． 基于当量钻屑法的冲击地压监测预 警技术研究及应用［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２０１１，３０（１１） ２３４６-２３５１． ［６］ 邓红卫，崔秀敬，高 峰，等． 残矿回采地压安全预警系统的构建方 法与应用研究［Ｊ］． 中国安全科学学报， ２０１０，２０（１０）１２９-１３４． ［７］ 贺 虎，窦林名，巩思园，等． 冲击矿压的声发射监测技术研究［Ｊ］． 岩土力学， ２０１１，３２（４）１２６２-１２６８． ［８］ 文 兴，余习敏，郭晓强． 基于声发射技术的采场地压监测实践［Ｊ］． 采矿技术， ２０１３，１３（６）５２-５４． ［９］ 李庶林，尹贤刚，郑文达，等． 凡口铅锌矿多通道微震监测系统及 其应用研究［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２００５，２４（１２）２０４８- ２０５３． ［１０］ 唐礼忠，潘长良，杨承祥，等． 冬瓜山铜矿微震监测系统及其应用 研究［Ｊ］． 金属矿山， ２００６（１０）４１-４５． ［１１］ 唐绍辉，潘 懿，黄英华，等． 深井矿山地压灾害微震监测技术应 用研究［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２００９，２８（Ｓ２）３５９７-３６０３． ［１２］ 牟宗龙，窦林名，巩思园，等． 矿井 ＳＯＳ 微震监测网络优化设计 及震源定位误差数值分析［Ｊ］． 煤矿开采， ２００９，１４（３）８-１２． ［１３］ Ｓｌａｗｏｍｉｒ Ｊｅｒｚｙ Ｇｉｂｏｗｉｃｚ， Ａｎｄｒｚｅｊ Ｋｉｊｋｏ． 矿山地震学引论［Ｍ］． 修 济刚 译． 北京地震出版社， １９９８． ［１４］ 蔡 武． 断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警 研究［Ｄ］． 徐州中国矿业大学矿业工程学院， ２０１５． ［１５］ 李 铁，倪建明，李忠凯． 采动岩体强矿震破裂机制反演及其防 治对策［Ｊ］． 采矿与安全工程学报， ２０１６，３３（６）１１０４-１１０９． ［１６］ 郭晓强，唐绍辉，文 兴． 基于微震的采空区稳定性分级研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５，３５（２）６-１１． 引用本文 郭晓强，皇甫风成，王 果，等． 阿舍勒铜矿微震监测系统建 设与应用研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（６）２９-３４． （上接第 ２８ 页） 欠挖及成形控制、围岩损伤保护和工程质量都有良好 的效果，具有良好的推广价值。 参考文献 ［１］ 洪开荣． 我国隧道及地下工程近两年的发展与展望［Ｊ］． 隧道建 设， ２０１７（２）１２３-１３４． ［２］ 乔春江，陈卫忠，郭小红，等． 西藏扎墨公路嘎隆拉特长隧道建设 技术［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２０１２，３１（９）１９０８-１９２０． ［３］ 蒋 坤，夏才初，卞跃威． 节理岩体中双向八车道小净距隧道施工 方案优化分析［Ｊ］． 岩土力学， ２０１２，３３（３）８４１-８４７． ［４］ 石 熊，张家生，刘宝琛． 大断面浅埋偏压隧道 ＣＲＤ 法施工工序 研究［Ｊ］． 现代隧道技术， ２０１５，５２（３）１９３-１９９． ［５］ 王 伟，李小春． 不耦合装药下爆炸应力波传播规律的试验研究［Ｊ］． 岩土力学， ２０１０，３１（６）１７２３-１７２８． ［６］ 王秀英，王 滕，李孔明，等． 预切槽法开挖隧道地层变形及预筑 拱受力试验［Ｊ］． 中国公路学报， ２０１７，３０（７）１０１-１０９． ［７］ 宗 琦，陆鹏举，罗 强． 光面爆破空气垫层装药轴向不耦合系数 理论研究［Ｊ］． 岩石力学与工程学报， ２００５（６）１０４７-１０５１． ［８］ 戴 俊． 深埋岩石隧洞的周边控制爆破方法与参数确定［Ｊ］． 爆 炸与冲击， ２００４（６）４９３-４９８． ［９］ 刘俊轩，栾龙发，张智宇，等． 全断面光面爆破技术在坚硬岩巷掘 进中的应用［Ｊ］． 爆破， ２０１４，３１（３）８０-８４． ［１０］ 汪学清，单仁亮，黄宝龙． 光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进 中的应用研究［Ｊ］． 爆破， ２００８（３）１２-１６． ［１１］ 陈明辉，翁敦理． 光面爆破技术在城市地铁隧道施工中的应用［Ｊ］． 现代隧道技术， ２０１２，４９（２）１３２-１３６． ［１２］ 戴 俊，杨永琦． 光面爆破相邻炮孔存在起爆时差的炮孔间距计 算［Ｊ］． 爆炸与冲击， ２００３（３）２５３-２５８． 引用本文 马春德，刘泽霖，龙 珊，等． 预留光爆层工法在大断面隧道 安全快速施工中的应用［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（６）２５-２８． ４３矿 冶 工 程第 ３９ 卷 ChaoXing