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《长沙矿山研究院》 2011年
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特大复杂采空区稳定性微震监测技术理论与应用研究

胡静云  
【摘要】:由于多年的开采和其他历史原因我国许多矿山留下了未处理的特大复杂采空区,对采空区稳定性的监测与预警是矿山安全生产的重点。微震监测技术由于突破了空间与时间监测范围的限制和具有对破裂源进行高精度定位等功能,越来越显示出其在特大复杂采空区稳定性监测中的优越性。本文依托柿竹园多金属矿和香炉山钨矿特大复杂采空区的微震监测应用技术研究课题,研究了微震监测技术在大体积岩体破裂震源机制、井下微震信号识别、围岩体失稳预警等方面的理论和应用技术。主要研究内容和结果如下: ⑴探讨研究了利用微震事件波形来认识大体积岩体破裂机理。根据柿竹园多金属矿大尺度矿柱在应力转移与集中过程中破裂面产生时释放的地震波的P波初动位移辐射图型,反演出了破裂面的产状和错动角,得到了震源处的震源机制解与矩张量表达式,对矿山大体积岩体破坏形式进行了研究;对破裂面进行了地震矩量化分析,把根据微震事件波形计算出的地震矩与根据破裂面实测参数计算出的地震矩进行了比较,并通过地震矩释放率时间序列得到了大尺度矿柱趋于稳定这一结论。 ⑵对矿山井下繁杂的振动信号进行了识别研究。进行了基于信号波形特征的人工识别,实现了对井下大部分振动信号的识别;更进一步的基于信号的频率特征进行了离散傅里叶变换的识别研究,得到了较好的识别效果,同时利用逆傅里叶变换对原始波形进行了滤波处理。对人工难以识别且频率范围重叠度高的信号,探讨了利用小波变换研究它们的时频特征,获得了较好的识别效果,小波理论在井下微震信号识别上具有巨大的潜力。 ⑶研究了采空区围岩体失稳前微震事件率的灰色预测和微震事件率时间序列的关联维值变化特征。得到了下述结论:一,灰色预测值一般与实测值较为吻合,但是当微震事件率发生突增时预测值会远小于实测值;二,关联维值快速降低多发生在微震事件率突增的时间点上,当关联维值第一次快速降低时要发出预警信息,而围岩体失稳多发生在关联维值第二次或第二次以上的快速降低的时间点上。同时归纳总结出了两个矿山基于微震事件率不同的量化经验预警准则。
【学位授予单位】:长沙矿山研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TD326

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