微震监测技术在地下工程中的应用

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微震与电磁耦合技术在突水监测中的应用

微震与电磁耦合技术在突水监测中的应用

微震与电磁耦合技术在突水监测中的应用
随着城市化的快速发展,地下工程建设的需求越来越大,而地下水和突水是地下工程中面临的重要问题之一。

突水不仅会影响工程进度,还会给工程带来严重的安全风险,如何及时发现和预防突水成为地下工程建设中的重要课题。

目前,采用微震与电磁耦合技术结合,对突水进行监测已成为一种有效的检测手段。

微震是指地震动产生的低频地声波,这些波不会对人体造成威胁,但却能被精密的地震仪器捕捉到。

电磁耦合技术则是通过电磁感应原理,将地表的水流变化转化为电信号,以此监测地下水流变化。

在突水监测中,微震技术主要用于检测突水前后地质体的变化。

当地下水流动时,会对地质体产生拉伸、挤压等变形,从而产生微震信号。

通过在地表上设置微震探头,可以捕捉到这些微震信号,分析微震信号的特征,可以对地下水流动进行精确的监测。

此外,通过分析微震信号的幅值、频率等变化,还能判断突水的大小和方向,提高突水预测的准确性。

1.精度高:微震与电磁耦合技术结合,可以对地下水流动进行精确的监测,并预测突水的时间和方向。

2.非破坏性:微震和电磁耦合技术都是在地表上进行监测的,对地下工程不会产生损害。

4.数据丰富:微震和电磁耦合技术可以获得大量的数据,为突水原因的分析、预测和处理提供了强有力的支持。

综上所述,微震与电磁耦合技术结合,在突水监测中具有重要的应用价值。

随着技术的不断发展,突水监测技术将会越来越普及,为地下工程建设提供更可靠的保障。

深埋长隧洞岩爆微震监测、预警与防控技术探讨

深埋长隧洞岩爆微震监测、预警与防控技术探讨

深埋长隧洞岩爆微震监测、预警与防控技术探讨摘要:岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中,硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力变化,原先储存的弹性应变能突发性急骤释放,因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。

也是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱致的次生地质灾害,岩爆具有很强的突发性、随机性和危害性。

随着埋深的增加和地应力水平的增高,岩体所赋存的地质环境更为复杂,开挖诱发的岩爆灾害更加突出、严重,给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来极大的安全隐患。

关键词:深埋;预警与防控1前言当高地应力硬岩区地下洞室开挖后,围岩往往呈现变形小而破裂多的现象。

轻微岩爆特征是围岩表层呈零星爆裂脱落、剥落状,爆坑深度小于0.3m,对施工影响较小;中等岩爆特征是围岩呈较严重的爆裂脱落、剥落状,具少量弹射,有一定持续时间,影响深度0.3~1.0m,对施工有一定影响;强烈岩爆特征是围岩大片爆裂脱落、具强烈弹射,破坏范围和块度大,影响深度1.0~3.0m,对施工影响大;极强岩爆特征是围岩大片严重爆裂,大块岩片出现剧烈弹射,震动强烈,破坏范围和块度大,影响深度大于3.0m,严重影响工程施工。

为此,开展岩爆微震监测、预警与防控技术可实时监测隧道开挖过程中岩体破裂的时空分布及演化特征,是目前深部硬岩工程岩爆监测与预警的主要有效的技术手段。

通过岩爆微震监测预警可以提前预警岩爆等级,根据预警结果,采取工程措施,降低岩爆风险,进而保障施工安全与施工进度。

2 岩爆微震监测预警的目的(1)岩爆是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱导的次生地质灾害,它具有很强的突发性、滞后性、延续性、衰减性、位置性。

随着隧洞埋深的增加和地应力水平的增高,岩体所赋存的地质环境更为复杂,开挖诱发的岩爆灾害更加突出,给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来了极大的挑战。

①岩爆突发性:岩爆现象是一种高应力能量的突然释放,在发生前没有明显的预兆。

微震监测技术在冲击地压矿井的应用

微震监测技术在冲击地压矿井的应用

微震监测技术在冲击地压矿井的应用李文健【摘要】随着现代科学技术的发展,微震检测技术在我国得到了迅速发展.利用微震监测技术,在发生微震活动的矿区内布设微震探头,探测微破裂所发出的地震波,确定发生地震波的位置,还可以给出地震活动性的强弱和频率,通过微震监测获得的微破裂分布位置,判断潜在的矿山动力灾害活动规律,通过识别矿山动力灾害活动规律实现预警.本文以抚顺老虎台矿83003综放工作面为研究对象,结合老虎台矿微震监测系统分析83003综放工作面冲击地压发生的原因以及覆岩破坏的分布规律.通过分析微震事件发生的震级与能量,对冲击地压的发生提供可行性评估,为老虎台矿今后冲击地压的防治工作提供科学有效的借鉴.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2015(026)004【总页数】5页(P116-120)【关键词】微震监测;冲击地压;覆岩破坏;综放工作面【作者】李文健【作者单位】辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000【正文语种】中文【中图分类】TD3240 引言冲击地压[1-2]是聚集在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放,在井巷发生爆炸性事故,产生的动力将煤岩抛向巷道,同时发出强烈声响,造成煤岩体振动和破坏、支架与设备损坏、人员伤亡、部分巷道垮落破坏等。

冲击矿压[3-7]还会引发或可能引发矿井灾害,尤其是瓦斯与煤尘爆炸、火灾以及水灾,干扰通风系统,严重时造成地面震动和建筑物破坏等。

冲击地压[8-9]的显现特征:(1)突发性(2)瞬时震动性(3)巨大破坏性(4)复杂性。

因此,冲击地压是煤矿重大灾害之一。

冲击矿压作为煤岩动力灾害[10-11],自有记载的第一次发生于1738年英国南史塔福煤田的冲击地压至今二百多年来,其危害几乎遍及世界各采矿国家。

英国、德国、南非、波兰、苏联、捷克、加拿大、日本、法国以及中国等二十多个国家和地区都记录有冲击地压现象。

我国煤矿冲击地压灾害极为严重,最早自1933年抚顺胜利矿发生冲击地压以来,在北京、辽源、通化、阜新、北票、枣庄、大同、开滦、天府、南桐、徐州、大屯、新汶等矿区都相继发生过冲击地压现象。

微震监测技术在地基处理中的应用

微震监测技术在地基处理中的应用

微震监测技术在地基处理中的应用背景介绍地基处理是建筑工程中至关重要的一环。

它的主要目的是提供可靠的基础,以保障建筑物的稳定性和安全性。

在地基处理的过程中,微震监测技术被广泛应用。

本文将从不同角度探讨微震监测技术在地基处理中的应用。

一、理论依据与方法微震监测技术是通过监测地下岩石和土壤中的微小震动信号来了解地下地质构造和地基的力学特性。

通过分析这些微小震动信号的频率、振幅以及传播速度,可以对地质特征进行判断,并为地基处理提供准确的数据支持。

目前常用的微震监测方法包括振源谱分析、波形、信号的地震动脉冲、地震动自相关函数等。

二、地基处理中的应用1. 地质探测与评估微震监测技术能够追踪地下的不均匀介质,提供地质探测的重要参考数据。

通过对微震信号的分析,可以判断岩土层的层次结构、强度特征以及地下水位的变化情况。

这对于准确评估土壤的稳定性和承载能力具有重要意义。

2. 地质灾害预警地震与地质灾害之间存在一定的关联性。

微震监测技术可以实时监测地下的微小震动信号,从而提早预警地质灾害的发生。

如山体滑坡、地面沉降等。

通过及时采取措施,可以尽量减少地质灾害对地基的破坏,从而保障建筑物的安全。

3. 地基稳定性分析微震监测技术可以对地基的稳定性进行实时监测和评估。

通过对地震信号的频率、振幅等特征进行分析,可以判断地基的变形情况和承载能力。

这为地基处理提供重要的数据支持,帮助工程师做出准确的决策。

4. 地基处理方案的确定与优化微震监测技术可以实时反馈地基的变化情况,帮助工程师确定和优化地基处理方案。

通过分析微震信号的变化趋势,可以调整处理方法和施工参数,提高地基的稳定性和承载能力。

三、微震监测技术的优势微震监测技术在地基处理中的应用具有如下优势:1. 非破坏性检测:微震监测技术不需要对地基进行破坏性探测,可以实现实时、连续地进行监测。

这减少了对地基的干扰,同时也降低了工程成本。

2. 高精度测量:微震监测技术能够对地基的变形、应力等参数进行准确测量,提供重要的数据支持。

微地震监测技术及应用

微地震监测技术及应用

微地震监测技术及应用摘要微地震监测工艺包括近震硏究的定位与地壳构架成像,微地震监测各类定位手段需创建不同II标函数,地震定位悄况的实质为求得II标函数的极小值。

NA拥有不依靠于模型初始值选用,不会收敛与部分极小值,比以往线性近似手段有更大的精度与稳定性。

经过地震信息的震相硏究,走时拾取反演能够得到地震干扰区的地震波速度系统,当前已推行使用在石油、气田勘察开发和页岩开发领域;矿山开挖中矿震、岩爆,煤和瓦斯突出,承压水突水检测;水利项H 施工坝址、边坡可靠性以及天然滑坡检测等诸多方面。

关键词微地震;监测方法;运用;研究1微地震具体定位手段微震监测方法是在地震监测方法的前提下发展起来的,其在原理上和地震监测、声发射监测方法一样,是依靠岩体受力损坏阶段破裂的声、能原理。

近震3D空间微地震定位忽视深度后能视为平面微地震定位情况,使用三点定位儿何手段,在已知三个测量点坐标与地层介质传递速度基础上,经过三点到时就能够明确震源部位[1]。

00是坐标原点,以R, R+AR1, R+AR2分别是半径作圆,三圆交点就是震源,如图1所示。

天然微地震出现频率相对偏低,地震震相容易区别,常体现出单事件特点。

精确的定位手段均是创建在3D空间前提下,常见的微地震震源定位基本手段包括Geiger法、网格检索手段等线性优化途径;还有遗传算法、模拟退火以及邻近算法等非线性优化手段[2]。

2微地震监测运用2」矿山安全开挖微地震监测伴随开挖深度增大,地压、瓦斯以及地下承压水等安全情况突出,微地震监测技术起到关键的作用。

冲击地压属于矿山内损坏行最大的地压问题,出现时大小不同的煤块以较大的速度飞向巷道,对矿山设备以及人员生命的威胁较大,因此对其研究具有重要作用[3]。

统计结构显示,大概50%的矿震是因为沙砾岩等重点层损害造成的,僅有少数矿震造成了冲击地圧情况,表示矿震和冲击地压的差异。

冲击地压与地震一样均是和地球中物理损坏相关联的岩体可黑性现象,其出现时均表现为较短时间内散发大量的应变能。

微震监测技术在煤矿井下的应用探讨

微震监测技术在煤矿井下的应用探讨

Coal Mining Technology︱352︱华东科技微震监测技术在煤矿井下的应用探讨微震监测技术在煤矿井下的应用探讨王付坤(天地(常州)自动化股份有限公司,江苏 常州 213000)【摘 要】随着科技的发展,微震监测技术经过近些年的发展已经逐步趋于成熟,在地下工程中取得了较为广泛的应用,特别是对于地下矿井中煤炭的生产提供了极大的安全保障。

文章首先详细介绍了微震监测技术的应用原理,并对微震监测技术在煤矿井下的发展应用进行了阐述,同时通过对高精度防爆微震监测系统在井下的测区布置、钻孔参数、检波器安装、监测系统标定、数据采集与处理进行阐述,详细地说明了整个系统在井下的运行情况。

微震监测系统已在多个煤矿取得了较好的应用效果,在一定程度上推动了煤炭安全、高效回采。

【关键词】煤矿;微震监测;应用;探讨引言微震监测技术是由声发射学和地震学发展而来,其基本原理为:地下岩石在受到人为因素或自然因素影响而产生变形或破坏时会产生微震,并发出声波,通过在发生岩石破裂区周围布置多个检波器,实时采集微震数据,数据经过处理后,利用震动定位原理,就可以确定破裂发生的位置,并在三维空间上显示出来。

微震监测技术是在观测、分析生产生活中发生的微小的地震事件的基础上,来监测其对生产生活的影响、效果及地下状态,微震监测技术为研究覆岩空间破裂形态和采动应力场的分布提供了一种很好的手段。

因此,有必要进一步对微震监测技术进行探讨研究,增强煤矿地下作业的安全性。

1 微震监测技术在煤矿井下的应用自1990年开始,微震监测系统在采矿安全领域的研究、应用十分活跃,世界上众多煤矿开始广泛应用。

我国微震监测技术在煤矿的应用始于1998年,山东煤田地质局从澳大利亚引进了微地震监测系统的有关硬件与软件, 并与澳大利亚联邦科学工业研究组织勘探采矿局( CSI RO )合作,于1998年10月20日至1999年2月10日,在兖州矿业集团公司兴隆庄煤矿 4320工作面首次进行“两带”监测的试验研究,对该面垮落带、裂隙带进行监测, 为该矿确定防水或防砂煤柱的最佳高度提供了科学依据。

矿山采空区监测中微震技术的应用


随着 矿 山生 产 往深 部 推进 , 在 开采 过 程 中会 出现 采 空
山采空 区监测 中的应用十 分广泛 , 并 且从 实际情 况应用情 况
区, 这将会 引发一 系列的 地压 问题 , 这给矿 山安全 生产造 成
了巨大威胁 。目前 , 常用 的地下工程 地压监 测方法 有沉 降测
பைடு நூலகம்
来看 , 取得 了不错的 成绩 , 因 此加强对 该项 内容的 分析具 有
产生, 摩擦、 扩 展 ,以及能 量 的聚集 , 能量 的释 放会 以 应力
分 设备都 放置 在微震监 控 中心 中 , 由专 业人员 统一 管理 。 地 的新式对 信号 进行传输 , 最终数 据以光 信号 的形式 , 通 过光
CAI J i n q
( S i n o h y d r o B u r e a u 9 Co, L t d, Gu i y a n g 5 5 0 0 0 0 , C h i n a )
Ab s t r a c t : T h e mi n i n g a r e a c a n n o t a v o i d a l l k i n d s o f d i s a s t e r s d u r i n g t h e mi n i n g p r o c e s s . T h e g r o u n d p r e s s u r e d i s a s t e r i s t h e
he l p t he r e l e va nt s t a f.
Ke y wo r d s : Mi n e d O U t a r e a ; m o n i t o r i n g ; mi c r o s e i s mi c t e c h n i q u e

装配式建筑施工中的微震监测与结构健康评估

装配式建筑施工中的微震监测与结构健康评估随着人们对环境保护和建筑质量要求的不断提高,装配式建筑在近年来得到了广泛应用。

然而,在装配式建筑的施工过程中,微震监测与结构健康评估成为一项重要任务。

本文将从微震监测技术的原理、施工过程中的应用、结构健康评估等方面进行论述。

一、微震监测技术概述1. 微震监测技术的原理微震监测是通过记录和分析由装配式建筑施工活动产生的地面振动信号来实现的。

其原理是利用传感器捕捉并记录地面振动信号,并经过处理分析得到相关参数。

2. 微震监测数据分析在装配式建筑施工过程中,通过对微震数据进行分析可以获得以下信息:(1)地下结构或周边土层是否受到破坏;(2)结构安全性及稳定性评估;(3)监控与预警系统是否正常运行;(4)辅助设计验证等。

二、装配式建筑施工中的微震监测应用1. 微震监测设备选择与布置在装配式建筑施工中,微震监测设备的选择和布置对保证数据准确性和易读性非常重要。

通常可以选用三轴加速度计、地脚螺栓等设备,并根据项目实际情况选择合适的位置进行布置。

2. 施工过程中的监测措施装配式建筑施工中,特别是在高层或大型装配式建筑项目中,应采取以下微震监测措施:(1)预紧阶段:记录主要微震事件,分析地下结构受力变化;(2)吊装阶段:记录吊装过程产生的振动情况;(3)安装阶段:记录组合件安装时产生的振动情况;(4)剩余阶段:检测结构整体状态,并作进一步健康评估。

三、结构健康评估与控制1. 结构健康评估方法通过对微震监测数据进行分析和处理,可以对装配式建筑的结构健康状况进行评估。

常见的方法包括模态参数识别、频谱分析、功率谱密度分析等。

2. 结构健康控制原则在装配式建筑的施工过程中,为保证结构健康与安全,需采取以下控制原则:(1)预测与控制:通过分析微震数据,预测可能产生的振动情况,并采取相应措施进行控制;(2)实时监测:安装监测设备,在施工过程中及时获取振动数据,并根据数据结果调整施工方案;(3)连续性评估:在建筑物使用阶段也要进行持续的结构健康评估,以确保长期稳定性和安全性。

微震技术在装配式建筑施工中的应用

微震技术在装配式建筑施工中的应用1. 序言装配式建筑是一种快速、高效的建筑技术,近年来在全球范围内得到广泛应用。

然而,在装配式建筑施工过程中存在着一些潜在的风险和挑战,如结构安全性问题、工程质量控制等。

为了解决这些问题,微震技术被引入到装配式建筑施工中,并取得了显著的成果。

本文将探讨微震技术在装配式建筑施工中的应用。

2. 微震技术简介微震技术是一种基于地震原理的监测方法,通过监测地表上微小的振动信号,可以推断出地下结构物或土体中发生的变化。

常见的微震监测设备包括加速度计、传感器等。

微震技术已经成功应用于地质勘探、岩石力学、隧道监测等领域。

3. 微震技术在装配式建筑施工中的优势3.1 结构安全性评估使用微震技术可以对装配式建筑进行实时监测,提供更准确、可靠的数据来评估结构的安全性。

通过监测装配式构件的振动信号,可以检测到结构变形、裂缝扩展等问题,及时进行预警和修复工作,保障建筑的安全性。

3.2 质量控制微震技术可以用于装配式建筑施工过程中的质量控制。

通过对施工过程中的振动信号进行监测和分析,可以提前发现潜在问题,及时调整施工方式和采取相应措施,避免质量问题产生。

3.3 施工进度监管微震技术还可以用于装配式建筑的施工进度监管。

通过对装配式构件安装过程中的振动信号进行实时监测,在合理范围内对施工进度进行评估和优化,以确保施工顺利进行,并提高项目效率。

4. 微震技术在实际案例中的应用4.1 结构变形监测在一个装配式建筑项目中,使用了微震技术来监测主体结构的变形情况。

通过定期采集并分析微震数据,可以及时发现结构变形问题,并针对性地采取措施加固或处理。

4.2 裂缝检测与修复在另一个装配式建筑施工项目中,微震技术被用于监测施工过程中可能出现的裂缝问题。

一旦检测到裂缝信号,立即对其进行损伤评估,并采取适当的修复方法,从而保证建筑质量。

4.3 施工进度优化在一家大型装配式建筑项目中,使用微震技术对施工进度进行实时监测和优化。

浅析微震监测系统在矿井中预报矿压的应用

浅析微震监测系统在矿井中预报矿压的应用波的振幅和频率取决于煤岩体的强度、应力状态、断裂尺寸和变形,波的振幅和频率受波的频率、速度的影响等等。

因此,每个微震信号包含关于岩体内部状态的丰富信息。

应用微震监测系统,其功能是监测整个矿山微地震的范围,评估巷顶的覆盖范围,为防止灾害发生提供科学依据。

标签:微震监测;冲击地压;防治东滩煤矿主煤层主要部分合并为一层,平均厚度8.41米。

其余的分为两层。

分层的平均厚度为5.38m,分层的平均厚度为3.22m。

主井井深-800米,采用国际先进的采矿开采方式从主采煤层和上层采煤。

目前,单一矿区集中,采矿活动集中,互相干扰。

矿区覆盖厚厚厚的集团。

由于煤体的高弹性可能引发多类事故,造成井下工作面的损坏,同时给矿井生产人员的安全带来巨大的威胁。

东滩煤矿为加强矿山爆发的监测预报,特地引进了SOS微震监测系统。

1 微震监测技术1.1 工作原理由冲击矿压引起的震源机理和破坏机理是岩石受力的原因和后果。

然而,我们发现源机制相同,但是后果可能不同,而导致与岩石压力的影响相同或相似的损害,源机制不一定相同。

实践证明,岩石压力和岩石振动的影响总是相互伴随而生。

因此,有必要基于微震监测来监测冲击矿压。

基于岩层地震振动分析,特别是关键地层运动引起的地震波传播,地震岩石动力分析与能量积累与耗散分析法研究,以最大限度地减少岩爆可能会造成损坏。

微震监测技术是通过检测煤和岩体微裂纹过程发出的地震波来检测地震波,并检测微震活动的强度和频率。

监测微裂纹分布的位置,然后获得矿井冲击地面压力微震活动信息,为预防和控制地面压力的影响提供依据。

1.2 微震监测系统的功能介绍微震监测系统的主要功能是分析全矿的实时监测,微震事件的自动记录和微震位置和能量计算范围内发生的微震事件,分析主要危险区域的微震事件,动态评估相关区域效应危害等级,指导煤矿瓦斯岩石压力预防控制工作;摆脱危险性测试和优化相关技术参数,提高防撞系统的影响和控制效率。

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微震监测技术在地下工程中的应用时间:2013-06-06 21:32来源:未知作者:监测人点击:30次微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。

随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。

本文介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。

摘要:微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。

随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。

本文介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。

根据微震监测技术在国内外的应用,概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用。

0 引言微地震监测技术(Microseismic Monitoring Technique,简称MS)基于声发射学和地震学,现已发展成为一种新型的高科技监控技术。

它是通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件,来监测其对生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术。

当地下岩石由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时,产生一种微弱的地震波向周围传播,通过在破裂区周围的空间内布置多组检波器并实时采集微震数据,经过数据处理后,采用震动定位原理,可确定破裂发生的位置,并在三维空间上显示出来。

1 微震监测在工程中的应用历史[2]微地震监测技术在地下工程中的应用最早始于上世纪初的南非约翰内斯堡地区的金矿开采诱发的地震监测。

南非对微地震的早期监测是采用常用的地震监测仪器,20多年后,60年代大规模的矿山微震研究在南非各主要金矿山展开,并随之在l970-1980年代以来各采金矿山先后建立了矿山微震监测台站。

到上世纪中叶,在波兰、美国、前苏联、加拿大等采矿大国都先后开展了矿山地震研究,且随着电子技术和信号处理技术的发展,多通道的微地震监测技术也开始得到应用,最突出的有以美国斯波坎的Electrolab公司为代表研制和生产多通道微震监测技术和设备,并在美国的金属矿山得到应用,微震监测技术在非矿山行业之外的核能、地下油气存储库、地下隧道工程等领域也得到应用,如加拿大原子能地下实验室就采用了微震监测系统口。

近年来,利用微震监测技术进行地下灾害救助等方面,也得到应用。

在上个世纪90年代以前,微震监测设备大都是模拟信号型的;90年代开始,全数字型微震监测技术和设备开始得到广泛的应用。

由于全数字型微震监测技术的出现,使得在大规模的信号存储、计算机自动监测、数据的远传输送、监测定位的实时分析和信号分析处理的可视化成为可能。

全数字技术的出现和发展,大大促进了微震监测技术理论和应用的发展,开创了微震监测技术理论和应用研究的新局面。

我国在上世纪的80年代中期开始微地震方面的研究工作。

1986年,由煤炭部和国家地震局等相关单位牵头在北京的门头沟煤矿开始了微震监测方面的研究,利用由波兰引进的一套模拟信号8通道微震监测系统(SYLOK),对采煤区的微地震进行监测研究,这也是我国首次开展矿山(地下)多通道微震监测技术研究。

2000年前后,澳大利亚联邦科学院探采所与山东煤田地调局等单位合作在兴隆庄煤矿开展了为期2年的矿震监测研究工作。

2000年汕头市液化气库建立了我国第一套24通道全数字型多通道微震监测系统,这也是我国在矿山行业之外的地下工程领域的第一套多通道微震监测系统。

2 微震监测技术的原理2.1 微震监测技术的原理微震是指在受外力作用以及温度等的影响下,岩体等材料中的一个或多个局域源以顺态弹性波的形式迅速释放其能量的过程,微震起源于材料中的裂纹(断层)、岩层中界面的破坏、基体或夹杂物的断裂。

采用微震监测仪器来采集、记录和分析微震信号,并据此来推断和分析震源特征的技术称为微震监测技术。

微震监测技术是在地震监测技术的基础上发展起来的,它在原理上与地震监测、声发射监测技术相同,是基于岩体受力破坏过程中破裂的声、能原理。

从频率范围可以看出地震、微震与声发射之间的关系[3]。

本文所指的微震监测是被动监测,它是指在无需人为激励的情况下,通过接收传感器直接监测岩体结构在外荷载(力和温度等)作用下产生破裂(微破裂)过程时所释放的弹性波。

也就是说,微震监测系统只需要接收传感器(或拾震器)和数据采集仪,不需要发射传感器或人工产生震源。

它是以监测地下岩体和混凝土结构破裂过程为对象,采集破裂释放的微地震波信号,再通过对震源信号的处理分析来评价地下结构的稳定性和安全状况。

2.2微震监测技术的作用微震监测技术在地下工程中的作用是多方面的,概括起来包括监测岩爆和矿震,应力集中与重分配,岩体大冒落,边坡破坏,为地下结构设计提供参数和优化地下工程设计与施工,灾害定位监测、预报和灾害预警,地下灾害安全救助,检测工程(如大体积混凝土、地下注浆等)施工质量,监测岩体和混凝土结构的损伤和老化过程等诸多方面。

由此可见,微震监测技术既可以用于地下工程施工过程中的各种安全监测,也可以用于建成工程的使用过程的安全监测。

3 微震监测技术的特点3.1实时监测多通道微震监测系统一般都是把传感器以阵列的形式固定安装在监测区内,它可实现对微震事件的全天候实时监测,这是该技术的一个重要特点。

全数字型微震监测仪器的出现,实现了与计算机之间的数据实时传输,克服了模拟信号监测设备在实时监测和数据存储方面的不足,使得对监测信号的实时监测、存储更加方便。

3.2全范围立体监测采用多通道微震监测系统对地下工程稳定性和安全性进行监测,突破了传统监测方法力(应力)、位移(应变)中的“点”或“线”的意义上的监测模式,它是对于开挖影响范围内的岩体破坏(裂)过程的空间概念上的时间过程的监测。

该种方法易于实现对于常规方法中人不可达到地点的监测。

3.3空间定位多通道微震监测技术一般采用多通道带多传感器监测,可以根据工程的实际需要,实现对微震事件的高精度定位。

微震技术的这种空间定位功能是它的又一与实时监测同样重要的特点,这一特点大大提高了微震监测技术的应用价值。

由于与终端监控计算机实现了数据的实时传输,可以通过编制对实时监测数据进行空间定位分析的三维软件,籍助于可视化编程技术,可以实现对实时监测数据的可视化三维显示。

3.4全数字化数据采集、存储和处理全数字化技术克服了模拟信号系统的缺点,使得计算机监控成为可能,对数据的采集、处理和存储更加方便。

由于多通道监测系统采集数据量大,处理时需要计算机进行实时处理,并将数据进行保存,而大容量的硬盘存储设备、光盘等介质对记录数据的存储、长期保存和读取提供了保证。

微震监测系统的高速采样以及P波和S波的全波形显示,使得对微震信号的频谱分析和处理更加方便。

3.5远程监测和信息的远传输送微震监测技术可以避免监测人员直接接触危险监测区,改善了监测人员的监测环境,同时也使得监测的劳动强度大大降低。

数字技术的出现和光纤通讯技术的发展,使得数据的快速远传输送成为可能。

数字光纤技术不仅使信号传送衰减小,而且其它电信号对光信号没有干扰,可确保在地下复杂环境中把监测信号高质量远传输送。

另外,可利用Internet技术和GPS技术,把微震监测数据实时传送到全球,实现数据的远程共享。

3.6多用户计算机可视化监控与分析监测过程和结果的三维显示以及在监测信号远传输送的前提下,利用网络技术(局域网)实现多用户可视化监测,即可以把监测终端设置在各级安全监管部门的办公室和专家办公室,可为多专家实时分析与评价创造条件。

4 微震监测技术在地下工程中的应用领域微震监测技术在地下工程灾害和安全监测方面的应用涉及公路铁路交通、水电工程、能源储备、矿山资源开发、核设施安全监测等多领域,可以说微震监测技术在岩土工程和地下工程中的应用是多方面的。

以下概要介绍该技术在这些方面的应用。

4.1 隧道围岩稳定性监测4.1.1 隧道工程施工安全监测对于高地应力作用或深埋的长大隧道,在工程施工阶段往往会产生岩爆等动力地压灾害,以及工程施工爆破诱发的诸如大冒落等灾害,这些灾害会严重威胁施工人员和设备的安全,影响工程施工进度。

微震监测技术可以对岩爆、大冒落等地压灾害实现有效的监测,确保施工过程的安全生产。

隧道工程安全监测可以采用便携式微震监测设备,进行流动的抽样监测;也可以对长大隧道进行固定式多通道微震监测,监测系统可以沿用到隧道使用阶段的安全监测。

4.1.2 隧道使用安全监测公路和铁路隧道有很高的安全要求,地下隧道在建成使用期间,随着隧道周边工程地质环境的变化、支护结构的老化、地震作用的影响等,起承载作用的围岩体、支护结构体等的受力状况会产生变化,可能在它们内部产生不同程度的损伤或破裂,这种损伤的积累甚至诱发灾变。

因此,对一些重大的隧道工程如超长大隧道、过江跨海隧道等在使用期间,对围岩体和支护结构进行实时监测,监测岩体随时间弱化和混凝土老化,掌握结构内的微破裂前兆、损伤程度等,及时采区措施,防范灾害的发生,确保使用期间隧道的营运安全等有重要的意义[1]。

4.2 地下注浆工程监测注浆技术是一种广泛应用于地下隧道、城市地下铁、水利水电工程、矿山防治水工程等众多领域的技术,注浆技术的目的一是加固岩、土体,提高其强度,二是堵水防渗,减小岩土体的渗透性。

微震监测技术的作用一是确定浆体注入的范围,确保注浆效果;二是防止跑浆,降低成本。

对于一些大型的注浆工程,采用微震监测技术来监测注浆效果是非常有技术和经济价值的。

日本等国家在地下注浆工程方面有工程应用方面的研究[4]。

4.3 大型地下油气库的安全监测地下油气库的安全监测其目的是监测围岩体及其支护结构的稳定性,防泄漏世界上第一个地下油气存储库建成于上世纪初,二战后世界石油需求量大增,为防需求的波动和战略储备的需要,促进了地下油气库的建设,一些发达的高耗能国家如美国、日本等先后建立了大量的地下油气存储库。

到2001年为止,全球已建成70多座地下油气库。

韩国、日本是亚洲较早建地下油气库的国家,在这两个国家的一些地下油气库的建设和使用中都使用过和建立了多通道微震监测系统。

到目前为止,我国已建成并投入使用的汕头液化气库成功建立了一套24通道的全数字型微震监测系统,对两个10万m。

的地下气库进行全天候实时监测,每个气库各安装了2个三轴传感器和6个单轴传感器。

据报道,我国第二座液化气库也正在宁波建成。

中国规划未来20年中将投入1000亿美元进行石油战略储备,在北至辽宁、南到广西的海岸线上的地质构造稳定、可建造深水码头的沿海地区,将出现更多这样的地下油气库。

也由此可见,微震监测在我国的地下油气库安全监测方面有广阔的前景。

4.4 石油工程中的监测应用微震监测技术一个重要的应用就是在石油工程领域的应用。

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