微震监测技术
微地震裂缝监测技术
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第一章 1.1 人工裂缝监测方法
人工裂缝监测有多种方法：示踪剂方法、电位法、 地倾斜方法等等。
示踪剂方法滞后，可靠性受监测井的周围分布井 所在位置限制；电位法受气候、深度限制，且需较多 的测点，测区范围局限；地倾斜方法也受深度限制， 且与覆盖层厚度、品质有关，需较多的测点，测区范 围局限；只有微地震方法即时，控制范围大，适应面 广，近年来在国际上得到广泛的应用。使用微地震方 法，近年来取得了一些令人瞩目的成就。我们参照国 际上的先进经验，发展了自己独立的观测系统，在不 同领域的应用中，也取得了可观的成绩。
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第一章 1.2 微地震人工裂缝监测原理
摩尔-库伦准则可以写为：
Τ≥ τ0 +(S1+S2-2 P0)/2+(S1–S2)cos(2φ)/2
(1)
τ= (S1–S2)sin(2φ)/2
(2)
(1)式左侧不小于右侧时发生微地震。式中，τ是作用在裂缝面
上的剪切应力；τ0 是岩石的固有无法向应力抗剪断强度，数 值由几兆帕到几十兆帕，沿已有裂缝面错断，数值为零；S1， S2 分别是最大，最小主应力；P0是地层压力；φ是最大主应 力与裂缝面法向的夹角。由式(1)可以看出，微震易于沿已有
裂缝面发生。 这时τ0为零，左侧易于不小于右侧。P0增大， 右侧减小，也会使右侧小于左侧。这为我们观测注水，压裂
裂缝提供了依据。
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第一章 1.2 微地震人工裂缝监测原理
该监测系统采用6分站，无线传输，主站分析实时定位 系统。监测压裂或高压注水时出现的微震点分布，用微震点 分布描述裂缝形态。
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前言
整个项目包括: 深井、深埋式、嵌入式的硬件 系统;电路及无线传输系统，计算机分析记录系统； 及配套软件(附录3、4、5、6)。
煤矿微震预警技术的研发与应用
煤矿微震预警技术的研发与应用一、煤矿微震概述随着煤炭资源的不断开采，煤矿事故频频发生，给煤矿安全带来了极大的挑战。
近年来，煤矿微震预警技术被广泛应用，通过监测煤矿地下微震信号，预测煤矿突水、冒顶等事故的发生，提高了煤矿的安全性和稳定性。
二、微震预警技术的原理微震预警技术的基本原理是通过监测煤矿地下的微震信号，分析震源位置、震源机制、震级和震源能量等参数，预测煤矿事故的发生。
微震信号通常指震级在-2.0以下，并且受到波形变化（包括地震波传播路径、介质特性等）的影响很小的地震波。
三、微震预警技术的研发微震预警技术的研发需要借助多学科的知识和技术，涉及地质学、地球物理学、地震学、计算机科学等领域。
目前，微震预警技术主要在以下几个方面进行研究：1. 地震波模拟地震波模拟是微震预警技术的基础。
通过计算机对地下结构进行模拟，可以预测不同震源机制的震波传播路径及地震波强度，为微震监测提供科学基础。
2. 微震监测设备微震监测设备包括地震仪、高密度地震台阵等。
地震仪主要用于测量地震信号，而高密度地震台阵则用于提高精度和覆盖范围，对信号进行深入地分析。
3. 数据处理与分析微震监测数据的处理与分析是微震预警技术的关键。
包括数据采集、数据处理、数据解释等。
数据采集包括传感器布置和数据传输，数据处理包括预处理（去除不必要的噪声）和数据反演（震源位置、震源机制、震级等参数的计算），数据解释则包括震源机制、活动区域、活动程度等方面的解释。
四、煤矿微震预警技术的应用煤矿微震预警技术主要应用于以下方面：1. 突水预警突水是地下水涌入采空区和巷道，造成煤矿下水和事故的重要原因。
微震预警技术可根据地下水弹性变形所产生的微震信号，对突水事故进行预测和预警。
2. 冒顶预警冒顶是指顶板运动过程中，局部顶板由于受到构造和充填物体的控制，在支架的支撑范围之外发生自由裂隙、断层和塌落等现象，对煤矿安全产生威胁。
通过监测到地下的微震信号，可以对冒顶进行预测和预警。
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技术是利用地下岩石在应力作用下产生微小位移、裂纹扩展或变形时释放出的微震信号，通过对这些微震信号进行监测和分析，可以实现对地下岩体的状态进行实时监测和预警。
在突水监测中，微震技术可以通过监测水与岩体之间的相互作用而实现对突水灾害的预警和监测。
1. 微震监测水与岩体的相互作用2. 微震定位技术电磁耦合技术是一种利用地下介质的电导率、磁导率等物理特性进行监测和勘察的技术。
在突水监测中，电磁耦合技术可以通过监测岩石中水分含量、水体流动状态等信息来实现对突水的监测和预警。
1. 电磁耦合监测岩石水分含量2. 电磁耦合监测水体流动状态利用电磁耦合技术还可以实现对水体的流动状态进行监测。
当水体流动时，会对其周围的地下介质产生影响，从而改变地下介质的电导率和磁导率等物理特性。
通过监测这些物理特性的变化，可以实现对水体流动状态的监测。
利用这一技术可以实现对地下水体的流动状态进行实时监测，从而为突水监测和预警提供重要信息。
微震与电磁耦合技术在突水监测中的应用不仅可以单独进行，还可以进行联合应用，以实现对突水的更为准确和全面的监测和预警。
1. 微震与电磁耦合技术联合监测微震与电磁耦合技术可以通过相互补充的方式进行联合监测。
微震技术可以实现对水与岩体之间的相互作用状态进行监测，而电磁耦合技术可以实现对岩石水分含量和水体流动状态的监测。
通过将这两种技术进行联合监测，可以实现对突水的更为准确和全面的监测和预警。
微震与电磁耦合技术在突水监测中具有很大的应用潜力。
通过对这两种技术在突水监测中的应用进行充分研究和探讨，可以为突水监测提供更为准确和全面的监测手段，为矿山和地下工程的安全生产提供更加可靠的技术支持。
期待这两种技术在未来能够得到更广泛的应用和推广，为地质灾害监测领域的发展贡献力量。
ESG微震监测系统简介
2008
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望风岗煤矿
2008
9
千秋煤矿
2008
10
跃进煤矿
2008
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石人沟铁矿
2008
12
大连理工大学
2008
13
锦屏一级水电站
2009
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锦屏二级水电站
2009
15
新立煤矿
2009
16
大岗山水电站
2010
17
锦屏二级水电站
2010
18
石人沟铁矿
2010
19
神20
煤矿
2011
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定位过程，如图2所示。
微震位置
西安科技大学
传感器 1
传感器 2
传感器 3
图2 微震定位原理
3、系统优势
与传统技术相比，微震定位监测具有高精度、远距离、动态、 三维、实时监测的特点，还可根据震源情况确定破裂尺度和性质。 微震监测技术的最大优点是可以给出煤岩体破坏的时间、位置并 使灾害提前预报。因此，技术和管理人员可以有较为充足的时间 采取措施，避免或极大限度地降低生命和财产损失。
2、系统监测原理
在采动的影响下，煤岩发生破坏或原有的地质缺陷被激活产 生错动，能量是以弹性波的形式释放并传播出去，微裂隙的产生 与扩展伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播，从而 产生微震，如图1所示。
微震
弹性波
煤岩体
图1 微震监测原理
如果在震源周围以一定的网度布置若干数量的传感器，组成 传感器三维几何阵列，当监测范围内出现微震时，传感器即可将 信号拾取，即可确定微震源的时空参数，达到定位的目的，微震
4、系统简介
微震（声发射）现象是 20 世纪 30 年代末由美国 L.阿伯特及 W.L.杜瓦尔发现的。上世纪 90 年代以来，伴随着信息通讯技术与 计算机技术的发展，微震监测技术得到了全面的改善，逐渐得到
ESG微震监测系统简介
该微震监测系统由三部分组成，分别为：主机分析系统、数 据采集仪分站以及传感器，如图 3 所示。
4、系统简介
微震（声发射）现象是 20 世纪 30 年代末由美国 L.阿伯特及 W.L.杜瓦尔发现的。上世纪 90 年代以来，伴随着信息通讯技术与 计算机技术的发展，微震监测技术得到了全面的改善，逐渐得到
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西安科技大学
了各领域的重视并进行了大量的研究与应用工作。目前，世界各 国逐渐把微震技术作为一种监测预警手段。如：德国、波兰、南 非、美国、英国、加拿大及澳大利亚等主要采矿国家，取得了较 好的成果。
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朱集煤矿
2011
山东济南 湖南郴州 安徽淮南 安徽淮南 河南义马 河南义马 河北唐山 辽宁大连 四川雅砻江 四川雅砻江 黑龙江鹤岗 四川大渡河 四川雅砻江 河北唐山 新疆乌鲁木齐 新疆焦煤集团 安徽淮南
西安科技大学
突水监测 岩爆监测 煤与瓦斯突出 煤与瓦斯突出 冲击地压 冲击地压 岩爆监测 微震监测实验设备 边坡监测 岩爆监测 冲击地压 边坡监测 隧道岩爆监测（扩容） 边坡及岩爆监测（扩容） 冲击地压 煤与瓦斯突出 冲击地压
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系统监测到的部分成果如下：
西安科技大学
图 5 巷道掘进断层构造带活化分布情况
图 6 工作面顶底板裂隙带高度分布情况 单位名称：西安科技大学 联系人： 刘超 手机：15289368370 2012 年 6 月 28 日
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KJ551煤矿微地震监测系统简介和技术参数
KJ551 煤矿微地震监测系统简介KJ551煤矿微地震监测系统是北京科技大学与北京安科兴业科技有限公司自主研发的高精度微地震监测系统，适用于煤矿、金属矿的矿震、冲击地压（岩爆）、煤与瓦斯突出、底板突水、顶板溃水、煤（矿）柱破裂等矿山灾害的监测和预警。
KJ551微地震监测系统采用了先进的光纤传输技术，最满足大型矿井的信号传输要求，监测范围也大大增加。
该系统可监测到三维破裂场，采用专用软件，即可对监控对象任意切片，不仅能提供矿岩破裂程度的各种参数，还能提供即时图像，实现了实时监测的CT 功能，为工程技术人员提供可靠有价值的信息。
KJ551煤矿微地震监测系统结构示意图一、主要技术参数1、系统组成微震监测系统包含用于采集和记录井下震动信息的硬件和软件，其中硬件包含微震监测主站（KJ551-F）、微震监测子站（KJ551-F1）、矿用本安型拾震传感器（GZC60）、地面监控主机、数据处理计算机、工控机、信号传输电缆、信号传输光缆、本安装置、井下不间断电源等；软件包含微震数据采集软件、微震数据定位和能量计算软件、微震信号分析软件（可实现滤波、频谱计算、去噪、小波分析）、微震结果三维展示软件、远程监控软件等。
2、系统功能（1）岩体震动信号的采集、记录和分析；（2）微震信号的定位和能量计算；（3）波形分析，包括对采集信号的滤波、去噪、小波分析、微积分等分析；（4）多通道显示和对比分析；（5）基于INTERNET的远程监控与数据处理（微震数据处理中心提供数据分析和处理服务）；（6）微震结果三维展示，可实现微震定位结果的平面、剖面、空间的精确显示，实现基于时间范围、能量范围、区域范围的各种筛选展示，实现微震数据结果的各种统计分析。
3、系统特点KJ551微震监测系统为具有完全自主知识产权的新一代微震监测系统，具有以下特点：（1）基于以太网的信号传输模式监测信号的传输采用非常成熟的以太网技术，基于IP/TCP协议，保证了传输速度和传输质量，且井下主机可直接并入工业环网，不必铺设专用信号电缆和光缆，节省初期投资；（2）可扩展性强KJ551微震监测系统的井下监测分站可以实现多级并联同时工作的方式，每台分站12通道，最多可扩展至10台级联，共120通道，完全满足了大型矿山的监测需求；（3）可靠的拾震传感器拾震传感器选用无源自感应震动传感模块，灵敏度达到180V·m/s，可感受到微弱的震动信号，保证了记录信息的真实性和可靠性；（4）丰富的软件系统配备了微震数据采集软件、微震数据定位和能量计算软件、微震信号分析软件（可实现滤波、频谱计算、去噪、小波分析）、微震结果三维展示软件、远程监控软件等软件，每个软件自成体系，人机界面友好，操作简单。
煤矿SOS微震监测系统监测技术
北矿选煤厂 、汇森集 团凉水井矿选煤厂及 主提升房 、陕煤集 团黄陵二 矿选煤厂 、晋煤集 团成庄 矿选煤
厂等相继投入使用 。
煤 矿 Ｓ Ｓ微 震 监 测 系 统 监 测 技 术 Ｏ
ＳＳ Ｏ 微震监测 系统是波兰矿山研究总院通过三十多年 的发展研制 的新一代微震监测 系统 。采 矿地 震研究所 ２ Ｏ世纪 ７ Ｏ年代开发 了第一代数字微震监测仪 Ｌ Ｚ ０年代 开发 了新一代 的发展 为 Ａ Ｉ Ｋ ，９ Ｓ 数字 化微震监测仪 ，目前 已经更新 为 ＷＩ Ｄ ＷＳ Ｘ Ｎ Ｏ — Ｐ下 的 Ｓ Ｓ微震监 测仪 。该 仪器 已在波兰 大多数矿井 Ｏ
州窑煤矿 、天安矿业 星村煤矿等安装 应用 ，取得了较为满意的效果 。
高 压 磨 料 射 流 钻 割 一 体 化 防 突 技 术 及 装 备
高压磨料射流钻割一体化 防突技 术利 用钻机 打钻 工艺 ，在 工作 面前方 煤体 形成钻 孔 ，利用 射流
割缝工艺在钻孔侧壁形成缝槽 ，同时排 出了煤体 中部分煤体 。增加 了煤体暴露 面积 ，且扁平缝槽相 当 于局部范 围内开采 了一层极薄 的保护层 ，达到层 内 自我解放 ，为煤层 内部卸压 、瓦斯 释放 和流动创造 了良好的条件 。缝槽 形成 以后 ，破坏 了煤层 内部原有 的应力平衡 ，地应力重新分 布 ，其上下两侧 的煤 层 向中间空间体移动 ，煤层发生卸 压 （ 地应 力减小 ） 、变形 、膨 胀 ，同时产 生不 同大小 的裂缝 。煤 体 透气性 增大 ，进一 步促进瓦斯排放 ，瓦斯压力与瓦斯含量下降 ，瓦斯潜能降低 。同时 由于大量瓦斯 的
２１ ０ ０年 第 １ １期
煤
炭
工
程
超 声 雾 化 除 尘 技 术 及 装 备
微震监测技术在煤矿动力灾害防治中的应用
Ｅ ｃ
微震监测技术在 煤矿动 力灾害防治 中的应用
余 国锋
摘
薛俊 华
要： 煤矿 中发生的岩爆 、 煤和 瓦斯 突出、 突水等地质 灾害， 与煤 岩体 中的微地 震现 象有着必然的联 系。开展 高精度
微 震监 测工作 ． 通过判识潜在 的煤矿动力灾害活动规律 ， 进而 实现时煤矿动力灾害实现预 测预 警。
监测系统记录井下震源发生的震点强度 层瓦斯压力 、 煤的力学特性以及采动影响 进。在灾害单一的矿井 ， 可采取短期监测
和频度 ， 反映煤岩体受力破坏时能量的释 等多因素综合作用的结果。实验室和现场 的方案 ； 在灾害严重的矿井 。 可采取长期 放过程 ， 判断推理煤岩体应力状态及破坏 研究表明： 尽管煤与瓦斯突出是突发性的， 监测 的方案并将之并入矿井生产安全监
动力灾害、 冲击地压、 矿震等灾害问题 ， 和瓦斯突出、突水等地质灾害， 还
裂隙扩展而产 是煤炭矿山的含瓦斯煤岩突出 （ 或涌出） 与伴随岩体破裂、 生的微地震现象有着必然 的联 问题 ． 都是矿山开采过程中的扰动所诱发
探
的微破裂萌生 、 发展、 贯通等煤岩体破裂 系。
过程失稳的结果。近年来， 随着煤炭开采 实现矿山动力灾害预警 、 预
三、 结束 语
微震监测是一项很有发展前景的新
技术 ，从它的原理和取得的成果来看， 用 技术还需在设备和软件上适当加以改
的资料。
煤（ －￣斯突出是煤矿井下发生的 于井下监测是完全可行的。在井下实施这 岩） ｆ
一
微震预报冲击矿压原理是通过微震 极其复杂的动力现象。它是由地应力、 煤
关键词 ： 震监 测 声发射 微 动 力灾害 预警预报
ESG微震监测系统简介
西安科技大学
了各领域的重视并进行了大量的研究与应用工作。目前，世界各 国逐渐把微震技术作为一种监测预警手段。如：德国、波兰、南 非、美国、英国、加拿大及澳大利亚等主要采矿国家，取得了较 好的成果。
本研究所采用的 ESG 微震系统（加拿大）已在全世界有着长 期广泛的应用，并成功的应用于采矿、土木工程、石油天然气勘 探开发、海上平台建设、大型建筑和防洪大坝等多个领域。该系 统的原理与常规地震监测系统基本一样，是一套集硬件、软件于 一体的大型、高精度、宽频率的预警系统。
中国·西安
西安科技大学
1、系统功能
微震监测系统主要用于煤矿动力灾害的分析、监测及预警， 包括：瓦斯突出及抽放、突（透）水、冲击地压、巷道围岩稳定 性分析、水力压裂与顶板断顶裂缝效果评价、注浆堵水帷幕危险 性评价等。
2、系统监测原理
在采动的影响下，煤岩发生破坏或原有的地质缺陷被激活产 生错动，能量是以弹性波的形式释放并传播出去，微裂隙的产生 与扩展伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播，从而 产生微震，如图1所示。
北美
中国
图 4 加拿大 ESG 微震监测系统全球市场分布 近年来，ESG 微震监测系统在国内各个工程领域获得了广泛 的应用，尤其是用于煤矿动力灾害的监测预警方面，并得到了大 力推广，如表 1 所示。
表 1 ESG 微震监测系统在国内的应用情况
套数 单位名称 时间
地址
监测目的
1
汕头石油
2000
2
凡口铅锌矿
与传统技术相比，微震定位监测具有高精度、远距离、动态、 三维、实时监测的特点，还可根据震源情况确定破裂尺度和性质。 微震监测技术的最大优点是可以给出煤岩体破坏的时间、位置并 使灾害提前预报。因此，技术和管理人员可以有较为充足的时间 采取措施，避免或极大限度地降低生命和财产损失。