微震监测技术在矿山安全管理中的应用

微震监测技术在矿山安全管理中的应用

余虹桥李赵洋

新疆维吾尔自治区矿山安全服务保障中心，新疆 乌鲁木齐市  843000

摘要：微震监测技术作为地质灾害监测领域的前沿技术，以其高灵敏度和实时性，为矿山安全管理带来了新的视角和可能性。微震监测技术通过分析微地震信号，能够实现对地下应力状态、煤岩体破坏程度等关键信息的获取，为矿山安全运营提供了更为细致深入的数据基础。基于此，文章就微震监测技术在矿山安全管理中的应用展开了相关研究分析。

关键词：微震监测技术；矿山安全管理；应用

引言：

随着我国浅层煤炭资源的逐渐减少，矿山开采不断向深层转移，带来了更复杂的地质环境和更高的开采强度，冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等动力灾害频繁发生，成为矿山开采过程中的重大挑战。灾害的发生根源于煤岩体在应力干扰和地质构造影响下的破裂过程。在这种背景下，微震监测技术能够精确地收集并分析煤岩体破裂过程中产生的微地震信号、位置和能量等关键数据，为深入探究矿山岩体内部的应力分布特征和煤岩层破裂的演变规律提供了有力支持。

一、微震监测技术

1.微震监测技术原理

当煤岩体受到采掘或温度等因素的影响时，会产生形变，并在其内部积累弹性应变能。这种能量可以通过地震波的方式迅速释放，导致微地震现象的出现。基于这一现象，微震监测技术利用高灵敏度的检波器自动收集煤岩体破裂过程中的微震信号和其他相关数据。

微震监测技术不仅能够推断和分析微震事件的时间、地点、能量等震源特性，还能通过三维立体展示监测信息。根据地震学原理，微震监测技术能够深度剖析煤岩体的应力和应变状况，进而全方位掌握煤岩层的破坏程度和其他特性。通过评估被监测对象的破坏和安全状况，微震监测技术在矿山安全管理中起着关键的作用。微震监测系统原理如图1所示。

图1：微震监测原理示意图

2.微震监测技术特点

微震监测技术，通过其独特的系统架构，展现出显著的特点：通过部署高灵敏度的传感器，能够实时捕捉矿山内部的微震活动。微震信号被传感器捕捉后，通过数据传输系统实时传送到地面监测站的终端监控计算机，进而进行深入的数据分析。微震监测技术的这种实时数据传输和分析能力，使得矿山工作人员能够及时获知矿区内部的动态变化，如煤岩体的破裂和应力集中区域。数字技术和光纤通信技术的进步进一步加强了这一系统的功能，实现了信息的远程传输和多用户可视化监测，大大提高了数据共享和实时监测分析的效率。此外，微震监测技术还能够提供矿山监测数据的三维立体呈现，帮助更加直观地理解和分析矿山安全情况，从而为矿山安全管理提供了强有力的技术支持。

二、微震监测技术的应用

1.监测预测冲击地压

冲击地压，也就是矿山及其周围煤岩体突然产生的应力变形，具备突然、复杂和剧烈的特性。随着微小裂痕和地震波的释放，冲击地压已经成为矿山安全面临的主要挑战。利用微震监测技术，可以对这些微震信号进行精确监测，分析煤岩体破坏的位置和程度，从而有效监控、分析和防治冲击地压危险区域。预测地震冲击的基础是能够精确捕捉到微震事件的预警信息。对各种微震事件的预警信号进行分析，有助于我们理解冲击地压的发生模式。多年的矿区实践已经证明，微震监测在预防冲击地压方面是非常有效的。微震监测系统的使用能够有效地补充常规监测方法的不足。尽管如此，由于矿山冲击地压的种类、地质环境和产生原理的复杂性，我们很难找到一致的产生原理。因此，我们需要提高对冲击地压微震预警信息的处理和分析能力，以便更精确地监测和预测冲击地压的破坏情况。

2.监测预警煤与瓦斯突出

微震监测技术可以应用于煤与瓦斯突出的监测预警。煤与瓦斯突出是矿山中一种极具破坏力且突出机理复杂的灾害，其发生往往伴随着强烈的动力现象和严重的灾害后果。在突出发生前，煤岩体会因地质应力和瓦斯压力的累积而产生微小的破裂和裂隙。微震监测技术通过捕捉这些微小破裂过程中产生的微震信号，能够实时监控煤岩体的应力变化和裂隙发展，从而提供突出风险的预警。微震监测技术不仅能够捕捉微震信号，还能对其进行定位和能量分析，这有助于判断瓦斯累积和煤岩体破裂的程度，为采矿作业提供安全保障和调整方案。然而，由于煤与瓦斯突出的复杂性，微震监测数据的解析和应用需要高度的精确性和专业知识，需要不断优化监测设备和分析算法，以提高预警的准确性和及时性。

3.在矿山水害防治中的应用

微震监测技术通过精确监测微地震信号，能够为预防和控制水害提供重要信息。在矿井开采过程中，尤其是巷道穿越含水层或水文地质复杂区域时，存在极大的突水风险。微震监测技术能够监控煤岩体在水压和采动压力作用下产生的微裂纹和裂隙动态，这些裂隙的形成和发展是突水的前兆。通过分析微震数据，可以预测水文地质条件的变化、底板的破裂深度，及时发现潜在的水害风险区域。此外，微震监测还能揭示水害发生时围岩的动态响应和破坏模式，为矿山水害防治策略的制定和实施提供科学依据。然而，要充分发挥微震监测技术在水害防治中的作用，需要高精度的检测设备和先进的数据分析技术，以确保监测数据的准确性和实时性。综合运用微震监测技术与其他地质勘探方法，可以构建更为全面和有效的矿山水害防治体系，显著提高矿山安全生产的水平。

4.在巷道掘进安全管理中的应用

在矿山巷道掘进的安全管理中，微震监测技术技术通过实时监测围岩的微震活动，为评估掘进过程中的地质风险提供了准确数据。掘进过程中，煤岩体在机械作用和地质应力的共同影响下产生的微裂纹和裂隙不断扩展，可能导致严重的地质灾害，如冒顶、片帮甚至岩爆。微震监测技术能捕捉这些微小破裂产生的地震波，对围岩破坏的位置、程度和演化趋势进行实时分析。通过监测巷道掘进区域内的微震活动，能够预测围岩的稳定性，为巷道支护设计和施工调整提供科学依据。微震监测技术技术不仅提高了巷道掘进的安全性，还增强了工作效率。然而，要准确解析微震数据并将其应用于实际掘进中，需要高精度的检测设备和先进的数据处理技术，在实施微震监测的同时，不断优化设备性能和数据分析方法是提高巷道掘进安全管理水平的关键。

结语：

综上所述，微震监测技术在矿山安全管理中的应用展现了在灾害预防和安全监测等方面的重要作用。随着技术的不断发展，仍需面对一些挑战，如设备稳定性、应急救援时的系统鲁棒性等问题。未来，继续改进微震监测技术，加强设备抗损能力，将为矿山安全管理提供更全面、高效的解决方案，助力矿业行业朝着更安全、可持续的方向迈进。

参考文献：

[1]徐海涛.微震监测系统在矿山安全管理中的运用[J].中外企业家,2018.(14):74.

[2]林升,余国锋.微震监测技术在矿山安全管理中的应用[J].山西焦煤科技, 2022(07):046.

[3]陶建勋.微震监测技术在矿山安全管理中的应用[J].化工矿物与加工,2009,(8):4.

作者简介：余虹桥（1992年-），男，汉，新疆阿克苏市，全日制本科，地质工程师，研究方向：矿山地质安全。