汪彥青

摘 要：針對(duì)黃山銅鎳礦底部結(jié)構(gòu)圍巖破碎明顯，部分區(qū)域出現(xiàn)片幫及冒頂?shù)葎?dòng)力災(zāi)害?；谖⒄鸨O(jiān)測(cè)技術(shù)，建立了一套實(shí)時(shí)、在線地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)所監(jiān)測(cè)到的干擾信號(hào)進(jìn)行剔除，分析開(kāi)采區(qū)域微震事件時(shí)空分布特征，得出與開(kāi)采爆破區(qū)域相一致，且與現(xiàn)場(chǎng)巖體較破碎相一致?；谖⒄鹗录?，分析圍巖應(yīng)力變形特征，得出風(fēng)險(xiǎn)較大區(qū)域。保障了礦山生產(chǎn)安全，為礦山支護(hù)提高技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：微震技術(shù);地壓監(jiān)測(cè);時(shí)空分布;應(yīng)力變形

1 引言

黃山銅鎳礦初步設(shè)計(jì)推薦無(wú)底柱分段崩落采礦法作為主要采礦方法，礦體邊角部位的薄礦體采用淺孔留礦采礦法。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為4000t/d，主要開(kāi)采30#礦體。隨著礦山開(kāi)采的推進(jìn)，在30#礦體回采過(guò)程中易造成上部采空區(qū)空頂距過(guò)大，與32#礦體采區(qū)的空區(qū)間柱薄，可能貫通。同時(shí)，底部結(jié)構(gòu)圍巖破碎明顯，圍巖泥化嚴(yán)重，節(jié)理面發(fā)育，局部區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了片幫及冒頂現(xiàn)象。

為了掌握采空區(qū)頂板的冒落規(guī)律和冒落范圍，監(jiān)測(cè)和預(yù)警采空區(qū)大面積冒落和井下生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域地壓活動(dòng)，在空區(qū)頂板冒落至地表之前必須采用有效的監(jiān)測(cè)手段對(duì)采空區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，形成一套適用于黃山銅鎳礦的先進(jìn)、可靠、高效、成熟、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。

微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)，對(duì)圍巖整體區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)接收巖石破壞釋放的彈性波，反演出巖體破裂過(guò)程?；诒O(jiān)測(cè)到的微震數(shù)據(jù)，從而反映監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)巖體應(yīng)力分布及變形狀況，進(jìn)而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警的效果[1-4]。

因此，建立了微震在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)530m、450m、350m中段巖體穩(wěn)定性、頂板崩落、地表沉降等情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，具體微震監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。在地表布設(shè)8個(gè)單分量微震傳感器，在530m中段布設(shè)5個(gè)單分量微震傳感器、1個(gè)三分量傳感器，在450m中段布設(shè)8個(gè)單分量微震傳感器，共計(jì)24通道。

2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1干擾信號(hào)的篩選與剔除

微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以采集到頻率為幾赫茲到幾千赫茲的震動(dòng)信號(hào)。因此，它可能檢測(cè)到井下多種來(lái)源的信號(hào)。而從中提取真正巖體破壞的地震波的微震信息，剔除偽信號(hào)干擾至關(guān)重要。波形信號(hào)主要有微震、爆破、電流及機(jī)械震動(dòng)等信號(hào)波形，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中要剔除電流及機(jī)械震動(dòng)等干擾信號(hào)。

2.2 開(kāi)采區(qū)域微震事件時(shí)空演化特征

黃山銅鎳礦主要開(kāi)采470m水平，因此建立490m-450m模塊，對(duì)該區(qū)域模塊微震事件進(jìn)行空間特征分析。如圖2所示，統(tǒng)計(jì)2019年5月～2020年4月微震事件，主要分布在采場(chǎng)南部，與開(kāi)采爆破區(qū)域一致。微震事件誘發(fā)原因主要是受470m分層采礦及采準(zhǔn)作業(yè)、斷層及破碎帶等構(gòu)造影響。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡查，觀測(cè)到470m分層巷道出現(xiàn)較大破壞變形（見(jiàn)圖3），與目前礦山正在開(kāi)采區(qū)域且現(xiàn)場(chǎng)巖體較破碎相一致。

2020年4月15日，微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在470m采場(chǎng)7號(hào)進(jìn)路中部附近監(jiān)測(cè)到1個(gè)震級(jí)為0的大震級(jí)事件，與該位置附近正在進(jìn)行中深孔爆破相一致，如圖4所示。

3 基于微震事件圍巖應(yīng)力及變形特征分析

微震事件的能量指數(shù)可表征應(yīng)力水平。一個(gè)微震事件的能量指數(shù)是該事件所產(chǎn)生的實(shí)測(cè)輻射微震能量與區(qū)域內(nèi)所有事件的平均微震能量之比，能量指數(shù)越大表示事件發(fā)生時(shí)震源的驅(qū)動(dòng)應(yīng)力越大，能量指數(shù)相對(duì)較高的區(qū)域代表巖石的應(yīng)力比較集中，即能量指數(shù)越大意味著巖石發(fā)生大范圍破壞的可能性越大。

圖5為微震能量指數(shù)（圍巖應(yīng)力）分布情況，從圖中可以看出，采場(chǎng)東部、西北部應(yīng)力較大，表明該區(qū)域巖體應(yīng)力集中。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡查，礦山技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)上述應(yīng)力集中區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)巡查，發(fā)現(xiàn)巖體大范圍破裂等情況及時(shí)采取支護(hù)等保護(hù)措施。

圖6為基于微震事件的圍巖變形云圖分布情況，從圖中可以看出，采場(chǎng)5～8號(hào)進(jìn)路中部巖體變形較大。

4 結(jié)論

微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能較好的反映開(kāi)采區(qū)域存在一些地壓風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域，采場(chǎng)5～8號(hào)進(jìn)路中部巖體出現(xiàn)變形較大區(qū)域，采場(chǎng)東部、西北部應(yīng)力集中區(qū)域。滿(mǎn)足了礦山安全監(jiān)測(cè)需要，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大區(qū)域支護(hù)方案提供了一定技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

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