阿舍勒銅礦微震監(jiān)測(cè)地壓災(zāi)害預(yù)測(cè)研究

鐘志強(qiáng)

（新疆哈巴縣阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836500）

1 概述

1.1 礦山概況及技術(shù)

阿舍勒銅礦采場(chǎng)開采深度達(dá)800m以上，礦山井下開采面臨高應(yīng)力、巖爆，破碎巖體突然垮落，多中段同時(shí)開采可能導(dǎo)致采場(chǎng)局部或整體失穩(wěn)等問題。

阿舍勒銅礦采用新型的微震在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的巖體變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以從巖體變形的初始階段開始，實(shí)時(shí)定量監(jiān)測(cè)巖體內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展到整個(gè)巖體失穩(wěn)的整個(gè)破壞過程，從而大大提高了巖土工程災(zāi)害預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和超前性。

1.2 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)情況

阿舍勒銅礦兩套微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下開采區(qū)域的地壓活動(dòng)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析研究，達(dá)到地壓災(zāi)害預(yù)警的目的，所能監(jiān)測(cè)到的事件最小震級(jí)可達(dá)到-2.4級(jí)左右。

2 微震事件預(yù)測(cè)實(shí)例

2.1 時(shí)間序列

提取深部SSS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)近期微震數(shù)據(jù)-2018年9月21日～2018年10月9日，原始事件數(shù)與有效微震事件數(shù)的時(shí)間序列如圖1所示，有效微震事件釋放能量對(duì)數(shù)與頻次的時(shí)間序列如圖2所示。

圖1 原始事件數(shù)與有效微震事件數(shù)時(shí)間序列

圖2 有效微震事件釋放能量對(duì)數(shù)與頻次時(shí)間序列

圖3 時(shí)序集中度

根據(jù)原始事件數(shù)、有效事件數(shù)、累積釋放能量與頻次時(shí)間序列，結(jié)合活躍期判定方法，10月2日～10月7日處于活躍期，連續(xù)三天及以上能量與頻次高于平均值。

根據(jù)時(shí)序集中度物理意義及特征，高值區(qū)表征微震發(fā)生的叢集過程，需要進(jìn)行預(yù)警，在10月2日出現(xiàn)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的極大值。

2.2 空間分布

2018年9月21日～2018年10月9日深部有效微震事件震源分級(jí)投影如圖4所示。

從圖4中可以看出，框中區(qū)域是10月初新增微震活動(dòng)區(qū)域，根據(jù)判定為微震活躍區(qū)域。

2.3 定量地震學(xué)參數(shù)

統(tǒng)計(jì)該時(shí)間區(qū)間內(nèi)的b值及βn值變化情況，如圖5所示。

圖4 震源分級(jí)投影

圖5 震源分級(jí)投影

圖6 βn值變化投影

從上圖可以看出，b值先升高后明顯降低，其中從10月2日開始降低，在10月4日出現(xiàn)極小值；βn值從10月3日開始明顯上升，在10月5-8日出現(xiàn)高值區(qū)，均符合預(yù)警原則。

3 現(xiàn)場(chǎng)地壓顯現(xiàn)

通過系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，微震活動(dòng)性于2018年10月2日開始在頻次與能級(jí)上明顯增強(qiáng)，6日350m中段1501#穿脈與下盤交匯處發(fā)生小規(guī)模垮幫。結(jié)合近期微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并考慮現(xiàn)場(chǎng)采掘?qū)嶋H，判定為該區(qū)域下方300-1501#采場(chǎng)采空區(qū)導(dǎo)致該區(qū)域受剪切作用開裂、失穩(wěn)。

圖7 350針對(duì)下盤地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象

因此決定加快了300-1501#采場(chǎng)回采進(jìn)度，強(qiáng)采強(qiáng)出減少空區(qū)暴露時(shí)間，同時(shí)決定采場(chǎng)頂部350m下盤運(yùn)輸巷1501#穿脈以北車輛禁止進(jìn)入，待采場(chǎng)充填結(jié)束后，對(duì)1501#穿脈副井下盤運(yùn)輸巷進(jìn)行注漿加固。

圖8 350中段平面圖

4 結(jié)論

微震監(jiān)測(cè)技術(shù)目前已在礦山及相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，解決了許多技術(shù)難題。微震監(jiān)測(cè)的有效利用避免為了因采空區(qū)的失穩(wěn)、冒落帶來的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。基于微震監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，開展監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究，監(jiān)測(cè)采掘工程區(qū)域與采空區(qū)地壓活動(dòng)，掌握地壓活動(dòng)規(guī)律，為礦山安全管理提供科學(xué)手段，確保礦山安全生產(chǎn)以及資源的有效利用。先進(jìn)地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)手段的投入使用也使得我國對(duì)礦山地壓災(zāi)害的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了全天候數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化，前進(jìn)道路上邁出了至關(guān)重要的一步，實(shí)現(xiàn)了與國際地壓監(jiān)測(cè)的接軌。推動(dòng)我國深部礦山地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)和安全管理水平的發(fā)展，為我國未來深部采礦提供有力保障。