微震系统监测冲击地压应用研究2
唐口矿井
微震系统防治冲击地压应用研究
李国营，刘虎
(淄博矿业集团公司唐口煤业公司，山东济宁 272100)
[摘要]微震监测技术作为矿井冲击地压防治的主要监测手段之一，是多学科交叉集成的应用技术，随科学技术的进步和微震监测系统的发展、应用及改进，微震监测技术已日臻成熟，对矿井冲击地压的预测和防治将起到越来越重要的作用。
[关键词]微震事件冲击地压 Gutenberg—Richter公式
Research on Microseism System of preventing Rockburst
in Tangkou Coal Mining
Li Guoying,Liu Hu
（Tangkou Coal Mining Corperation,Zibo Coal Mining Group Corperation,Jining 272100 China）
英文摘要：As one of the most important technology of moitoring rockburst,Microseism Monitor is cross-discippinary of integrated application technoligy.With the development of science and technology and the development,application and improvement of Microseism Monitor,the technology of Microseism Monitor become mature gradually,and using this technology to forecasting and preventing rockburst will play an increasingly important role.
英文关键词：microseism events rockburst G-R relational expression
唐口矿井是淄矿集团在济北煤田投资建成的一座现代化大型矿井，其主井、副井、风井均超过千米。矿井主采的3上煤层经鉴属于3类，为具有强冲击倾向性煤层，3上煤层顶板属于2类，为具有弱冲击倾向性的岩层，受超千米采深导致的较高水平应力、地质构造因素及开采技术因素的影响，矿井冲击地压预测与防治工作任务十分艰巨。为更好的监测矿井冲击地压危险状况，唐口矿井于2009年10月引进安装了ARAMIS M/E微震监测系统，对防冲工作的开展起到了重要作用。
1 微震监测技术原理
微震事件是岩体破裂的萌发、发展、贯通等过程失稳的动力现象，其本身也是集聚在煤岩体中的能量释放的过程。通过研究微震事件发生的位置、能量、频次等参数，可以确定煤岩体内应力集中情况，再结合煤岩体的物理特性及区域地质特征等信息就能够判断出区域冲击危险状况，为及时进行卸压解危提供了保证。
ARAMIS M/E 微震监测系统是由波兰EMAG采矿电气化与自动化研究发展中心研制的，是当今世界上最先进的微震监测系统。ARAMRS M/E 微震监测系统的主要功能是对全矿范围内的微震事件进行监测，自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算，为评价全矿范围内的冲击地
压危险性提供依据；其原理是利用各拾震器接收到震动波的时间差，在特定的波速场条件下进行定位，以判定震源点位置，同时利用震相持续时间计算震动释放的能量，并标入采掘工程图和速报显示给生产指挥系统，以便及时采取措施。
2 微震事件分类
通过积累的监测数据来看，微震事件可分为以下4类：
①采空区事件。采空区事件即定位在老空区内的微震事件，是由老空区内顶板垮落引起的微震事件。采空区事件由于发生在远离工作场所的采空区内，不会对生命、财产、安全造成损害，属非重要微震事件。
②放炮事件。放炮事件是由于普掘、开拓或其它炮掘迎头放炮掘进引起的干扰事件。
③工作面事件。受采动影响而诱发的微震事件，一般发生在采煤工作面或掘进迎头附近。工作面事件受煤层顶底板条、地质构造情况、煤层厚度等因素影响，在采动条件的诱发下产生的，反映了工作面附近煤岩体的应力集中情况，属重要微震事件。对工作面事件进行统计、分析和研究可以确定冲击危险区域，进而进行有侧重点的防冲工作，避免冲击地压灾害的发生。
④其它事件。在除采空区、工作面、掘进迎头及炮掘迎头以外的其它区域发生的微震事件。
对微震数据的分析处理主要是针对工作面事件来进行的。
3 微震事件发生频次与推采速度间的关系
通过对唐口矿井2304回采工作面辅助切眼段快速推采期间微震监测，总结微震事件空间和时间上分布规律，可以发现推采速度与微震活动之间存在密切的关系。2304工作面日进尺与微震事件数量关系图如1所示。
图1 2304工作面日进尺与微震事件数量关系图
由上图可以看出日进尺与当日微震事件个数契合的十分紧密，当日进尺急剧增加时，相应发生微震事件个数也随之增加，当日进尺减少时，微震事件个数也随之减少。由此可以得出，采动诱发微震活动，推进速度影响微震强度。
4 微震释放能量与发生次数的关系
地震学专家Gutenberg和Richter在研究全球地震活动时，提出了著名的地震震级和发生次数之间的关系式：
lgN=a-bM ①式中 M——震级；
N——震级大于M的地震总次数；
a、b——常数。
上式称为Gutenberg—Richter公式，该公式同样适用于微震震级和发生次数。又能量与震级公式：
lgE=11.8+1.5M ②式中 E——能量；
M——震级。
将②式代入①式可得：
lgN=a+7.87b－0.67lgE ③因为a、b均为常数，③式简化为下式
lgN=a-blgE ④式中 E——能量；
N——能量大于E的微震总次数；
a、b——常数。
图2给出了2304回采工作面2009年12月1日至2009年12月31日的微震次数与能量的关系。
图2 2304工作面微震次数与能量关系图由上图可得到线性方程lgN=5.36-1.39lgE，若近期冲击地压次数与释放能量仍满足上式，可得出会发生的最大冲击地压将会释放的能量，即N=1时，E max=7.21×103J，由此可知，2304工作面预计发生的最大冲击地压释放的能量较小，不会构成大的冲击威胁。
图3给出的是4305回采工作面2010年4月1日至2010年6月27日微震次数与能量的关系。
图3 4305工作面微震次数与能量关系图由上图可得到线性方程lgN=3.12-0.66lgE,当N=1时，E max=5.34×104J，预计会发生的冲击地压能量较大，应提前卸压解危。
由以上两个例子可知，在矿井不同的区域，微震次数的对数与能量的对数遵循的线性关系也不一样，可以通过总结某区域微震次数的对数与能量的对数线性关系，判断近期可能发生的最大冲击地压所释放的能量，有准备的进行防冲工作，避免冲击地压事故的发生。
5 结论
①采动影响微震活动，推采速度影响微震强度。在具有潜在冲击危险性的回采工作面进行回采过程中应结合微震活动情况控制推采速度。
②通过lgN=a-blgE公式（E——能量；N——能量大于E的微震总次数；a、b——常数）可推测出某一微震活动频繁区域近期可能发生的最大微震事件能量，进而判断该区域是否需要采取防冲措施。
作者简介：李国营（1984-）男，大学本科，毕业于山东科技大学采矿工程专业，现在淄矿集团唐口煤业公司技术科工作，助理工程师。
通讯地址：山东省济宁市任城区南张镇唐口煤业有限公司电话：152********
邮箱：lgyloverobin@https://www.wendangku.net/doc/f610309252.html,
参考文献
[1] 齐庆新，窦林名.冲击地压理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.3.
[2] 刘建军，祝平，潘一山等.Gutenberg—Richter 在预防冲击地压中的应用[J]，辽宁工程技术大学学报，1998，17（3）：266-268.
[3] 窦林名，何学秋.冲击地压防治理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.10.