地壓微震監(jiān)測技術(shù)在大紅山礦的應(yīng)用與研究

李 波，王莎莎

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司，云南昆明 650000）

地壓微震監(jiān)測技術(shù)在大紅山礦的應(yīng)用與研究

李 波，王莎莎

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司，云南昆明 650000）

文章針對大紅山鐵礦開采方式在空間上所形成露天、地下、淺部、深部、多礦段、多區(qū)段立體聯(lián)合開采的局面，以及引發(fā)的地壓活動極為復(fù)雜的狀況，建立大紅山鐵礦系統(tǒng)的微震監(jiān)測系統(tǒng)，并根據(jù)地壓微震結(jié)果，研究其規(guī)律，為有效控制地壓災(zāi)害提供可靠的技術(shù)依據(jù)，同時，其研究成果能夠指導(dǎo)礦山的進(jìn)一步安全生產(chǎn)。

微震監(jiān)測技術(shù)；地壓；采空區(qū)；能量釋放率

在采礦及地下巖土工程生產(chǎn)中，高應(yīng)力作用下巖體的破壞過程，其內(nèi)部積蓄的彈性時能在非彈性變形過程中以震動波的形式被逐步或突然釋放出去，這種能量釋放強(qiáng)度，隨著結(jié)構(gòu)臨近失穩(wěn)而發(fā)生變化，導(dǎo)致巖體內(nèi)部發(fā)生微震。微震監(jiān)測技術(shù)通過分析微震產(chǎn)生的信號特征，從而推斷出巖體狀態(tài)和礦巖的力學(xué)行為，估測礦巖是否發(fā)生破壞，以便采取有效的防控措施，避免危險事件的發(fā)生［1］。微震監(jiān)測廣泛應(yīng)用于石油、水電、隧道等巖土工程穩(wěn)定性監(jiān)測［2］。

1 礦山現(xiàn)狀簡介

大紅山鐵礦主要采用無底柱分段崩落法及分段空場嗣后全尾砂充填法等采礦方法，是一座多區(qū)段開采、露天－地下開采、地下多種采礦方法開采的特大型礦山，這種復(fù)雜的開采方式在空間上將形成露天、地下、淺部、深部、多礦段、多區(qū)段立體聯(lián)合開采的局面，其引發(fā)的地壓活動極為復(fù)雜，必然導(dǎo)致各采礦方法自身的安全性、各采區(qū)之間的相互影響等重大技術(shù)難題，將對安全生產(chǎn)管理工作帶來巨大挑戰(zhàn)。目前，大量的采礦活動已形成采空區(qū)（如圖1所示），主要采空區(qū)為深部采空區(qū)（420～1 060 m）、中I采空區(qū)（580～705 m以上）、中Ⅱ采空區(qū)（500～620 m以上），隨著各個采空區(qū)的頂板冒落，不同程度引起微震活動，如何通過建立微震地壓監(jiān)測系統(tǒng)，掌握微震發(fā)生規(guī)律，從而定性、定量分析微震發(fā)生位置及頻率。

圖1 露天及地下采空區(qū)關(guān)系示意圖

2 微震監(jiān)測系統(tǒng)的建立

針對主采區(qū)采礦地壓監(jiān)測和主采區(qū)上覆巖層穩(wěn)定性監(jiān)測，井下的420 m（12個）、460 m（12個）、500m（6個）和580 m（6個）中段布置36個傳感器，地表邊坡上布置6個傳感器、1 090 m巷道內(nèi)布置6個傳感器，兩個垂直鉆孔中各布置6個傳感器，系統(tǒng)一共攜帶60個單通道傳感器。微震監(jiān)測系統(tǒng)組成及其傳感器的分布如圖2及圖3所示。

3 微震監(jiān)測分析

3.1 總的微震定位事件分析

2012年3月季度微震定位事件的空間位置圖如圖4所示。通過微震監(jiān)測系統(tǒng)所布置的傳感器分析，從圖4可以看出，微震定位事件主要集聚在兩個

圖2 微震監(jiān)控系統(tǒng)組成圖

圖3 傳感器布施效果圖

區(qū)域：一是深部主采空區(qū)上覆巖層區(qū)域，包括1 090 m卸壓巷道區(qū)域與主采空區(qū)頂板區(qū)域；二是主采空區(qū)與中Ⅱ采空區(qū)相貫通的南翼采區(qū)。

圖4 微震定位事件的空間位置圖

3.2 采場微震定位事件分析

由于采場各個分段在深部主采空區(qū)與中部采空區(qū)體積不斷快速擴(kuò)大，從而產(chǎn)生微震，其主要集中在400、420、460、480、500等分段，圖5顯示了從2012年3月至2013年3月各季度400分段區(qū)域微震定位事件平面位置圖，由圖5可以看出微震定位事件在該區(qū)域沒有明顯的集聚現(xiàn)象，微震定位事件分散在采場內(nèi)與采空區(qū)圍巖體內(nèi)，表明該分段采空區(qū)圍巖應(yīng)力重分布與集中現(xiàn)象程度較弱。

圖6描述了400分段至560分段采場內(nèi)微震定位事件率與能量釋放率變化趨勢，由圖6可以看出，采場內(nèi)微震定位事件率與能量釋放率處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)之中，沒有顯著增加的趨勢，表明采場內(nèi)地壓處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，但應(yīng)對各分段內(nèi)應(yīng)力集中區(qū)域加強(qiáng)地壓巡視與巷道支護(hù)工作［4］。

4 結(jié) 論

針對目前大紅山鐵礦多采空區(qū)等地壓活動嚴(yán)重等情況，對其建立微震監(jiān)測系統(tǒng)，通過監(jiān)測系統(tǒng)所得的微震數(shù)據(jù)等得出以下結(jié)論：

1.地壓監(jiān)測系統(tǒng)的建立應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行部署，對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，從而對微震發(fā)生區(qū)域進(jìn)行有效定位。通過在深部采空區(qū)頂部（1 090 m巷道）進(jìn)行監(jiān)測，從而相對準(zhǔn)確地確定主采空區(qū)冒落的狀況。

圖5 400分段微震定位事件平面位置圖

圖6 采場內(nèi)微震定位事件率與能量釋放率變化趨勢圖

2.采礦活動的加劇使采場各個分段的微震監(jiān)測成為必然。通過監(jiān)測并分析，采場處于較為安全的狀態(tài)，同時，要加強(qiáng)壓巡視與巷道支護(hù)工作，確保生產(chǎn)安全。

3.通過監(jiān)控量測實(shí)現(xiàn)了動態(tài)信息化施工，為采礦生產(chǎn)提供了安全保障，確保了施工過程中人員和設(shè)備的安全。

［1］ 楊承詳.金屬礦床高效開采及地壓監(jiān)控技術(shù)研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2007.

［2］ 尹賢剛，李庶林，黃沛生，等.微震監(jiān)測系統(tǒng)在礦山安全管理中的應(yīng)用研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2006，26（2）：65－68.

［3］ 徐煒，藺朝暉，李金恩，等.大紅山鐵礦地壓微震監(jiān)測技術(shù)的探討［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012，521（9）：146－147.

［4］ 徐必根，王春來，唐紹輝，等.特大采空區(qū)處理及監(jiān)測方案設(shè)計研究［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報，2007，12（12）：147－151.

The Research and Application of M icroseism ic M onitoring Technology on Ground Pressure in Dahongshan M ining

LIBo，WANG Sha-sha
（Yuxi Dahongshan Mining Co.，Ltd，Kunming 650000，China）

Due to the three dimensional combined－miningmethod in space involving the open pit，underground，the shallow，the deep，themulti－ore block and multi－sectors in Dahongshan iron mine，the geostatic activity triggered by which was becoming quite complicated.For this reason，themicroseismicmonitoring system was supposed to be established，through the results analysis of which，the law of geostatic activity was studied.It is capable of providing some technical base aswell as playing highly useful purpose in guiding the safety production ofmines.

microseismic monitoring technology；ground pressure；gob；energy release rate

TD326

：A

：1003－5540（2014）03－0006－03

2014－01－20

李 波（1985－），男，助理工程師，主要從事礦山地壓管理、微震監(jiān)測、巖移監(jiān)測、地表塌陷區(qū)測量與技術(shù)管理工作。