ISS微震监测系统在煤矿安全监测中的应用.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑ISS微震监测系统在煤矿安全监测中的应用 煤矿 ISS微震监测技术在监测煤矿顶板塌落及诱发风爆预警中的应用 盛 虞1，闫文发2 （1. 北京达汉新柯仪器有限公司，北京，100044； 2. 北京优赛科技有限公司，北京，100044） 摘 要：煤矿开采过程中顶板塌落以及由此而诱发的风爆事情往往会造成人员伤亡和采矿设备的损坏，监测与预警这种苦难的发生是煤矿开采中安好管理得一个重要课题，本文以澳大利亚Moonee矿应用ISS微震监测技术为实例，介绍微震监测技术在监测顶板塌落及风爆预警中的作用 关键字：微震监测；顶板塌落；风爆，预警系统 Introduction of the Application of ISS Micro-seismic Monitoring Technology to Coal Mining Induced Windblast SHENG Yu1，YAN Wenfa2 （1. Durham Geo Slope Indicator Beijing Ltd. 100044; 2. Beijing Eusci Technology Ltd. 100044） Abstract: Unpredicted roof fall and induced windblast events during long wall mining in coal collieries often cause serious injuries and fatalities as well as damages to mining equipment. Monitoring roof failures and establishing windblast pre-warning system are part of mime safety management plans. A case application of ISS micro-seismic monitoring technology based on windblast pre-warning and management system at Moonee Colliery, Australia, is introduced in this paper. The practice will be of benefit to the Chinese coal mines that may experience similar mine hazards. Key Words: Micro-seismic monitoring; Roof fall, Windblast, Pre-warning system. 1、ISS微震监测技术及其在煤矿应用中的进展 现代矿山微震监测技术的开发与应用始于1980年头中期的南非金矿开采活动[1]，其目的是为解决南非Angola Gold公司在Weldom地区深埋金矿开采中遇到的岩爆和岩体破坏问题，裁减由于岩爆或岩体破坏事情而导致作业人员伤亡。

该技术的原理是通过监测采矿后岩体中应力重分布伴随岩石破碎时发出的地震波，通过对地震波信息的分析而确定微震发生的大小和位置以及微震事情累积数量等，据此判断岩体的稳定性 尝试将微震监测技术应用于煤矿始于1995年前后，ISS尝试用该技术监测南非New Danmark煤矿的顶板塌落过程的研究工程[2]，煤层埋深为160m，以长壁法开采微震监测系统包括四只在空间呈棱锥状布置的三向微震检波器，由地面钻孔安装于前端未开采煤层上方的岩体内为检查微震监测系统的有效性，钻孔中同时还安装有多点位移计，锚固点设于煤层上方不同深度的地层中系统告成记录到岩体微震响应和一次顶板塌落和风爆事情这次风爆事情是由于煤层上方30米处一20m厚的砂岩层破坏所致该岩层中埋设的多点位移计记录表明在破坏前其应变速率加快微震监测数据说明累计视体积随时间显著增大，能量指数减小从而导致应力减小，岩体进入动力非稳定状态 继在南非的初始尝试后，有多个国家逐步开头尝试在煤矿开采中应用此项技术，譬如 煤矿 印度的Rajendra 矿；南非Brandspruit矿；美国Arch N o. 37 矿, 澳大利亚的Gordonstone 矿、Appin煤矿、South Blackwater矿、West Wallsend 、Newstan煤矿和Moonee[5,6]煤矿等，与澳大利亚合作，我国也对微震监测技术用于煤矿监测做了初步的尝试[7]。

在上述实例中，大多数应用属于各自国家支持的科研性工程或短期观测试验工程，其目的是探讨微震监测技术应用的可行性在澳大利亚Gordonstone矿的应用实践中，CSIRO采用了自己研发的硬件设施，软件那么采用由ISS公司开发的商业化软件，工程的实施是由CSIRO的科研人员举行的在其后的印度Rajendra矿、澳大利亚West Wallsend矿、Newstan矿和Moonee矿的应用中，硬件和软件都选用了ISS公司的产品这是由于ISS公司的产品有很好的系统稳定性和用户易操作性经ISS公司技术人员培训后，系统的运行管理和数据的分析均可以由用户技术人员自行实施，成为矿山生产和安好管理的一个组成片面 商业化的ISS微震监测技术在澳大利亚的几个煤矿应用中都取得了较好的效果，尤其是在Moonee矿，ISS技术作为该矿开采中对顶板塌落举行预料和风爆预警的关键性技术，告成地在生产实践中得以应用，成为该技术在煤矿应用中最为告成的典范 ISS微震监测系统包括以下几个片面：检波器，采集器，操纵器，操纵计算机和分析及可视化软件系统安装示意如图1所示 图1，微震监测系统布置示意图 Fig 1. Schematic configuration of the micro-seismic monitoring system. 本文略去对微震监测技术的理论描述，着重介绍ISS微震监测系统在Moonee矿顶板塌落监测和风爆预警中的应用实践，供国内煤矿业内安好管理人员在类似煤矿开采中制定安好预警管理系统时参考。

2、ISS微震监测技术在Moonee矿顶板塌落与风爆预警预案制定和实施中的 煤矿 应用 2.1 Moonee矿开采处境简介[5, 6, 8, 9] Moonee矿位于澳大利亚Newcastle地区，自1997年开头采用长壁法采矿，每个采面约90m宽，1900m长煤层厚度约为3.5m，实采2.8m煤层埋深北部为90m，南部为170m，煤层顶板紧接为1.6m厚的泥岩，其上部为30至35m后的砾岩，与普遍长壁开采条件有所不同的是当工作面推进后该砾岩层并不随之塌落，而悬于采空区的上方，据估计这是由于上覆压力过小、采空面较窄以及两侧岩体强度较高所致当采空区足够大时，在离开采面确定距离的区域发生一系列连续的顶板塌落或大范围一次性顶板塌落第一次顶板塌落是在第一个长壁作业区开采了200m后发生的，大范围顶板塌落引起强劲的风爆，造成人员受伤 如1998年1月22日的一次塌落引起的风爆造成19名作业人员中的6人受伤，政府主管部门要求Moonee矿在建立一套切实可行的风爆管理机制前不得恢复生产为此，矿山决策建立一套以微震监测技术为核心的顶板监测与风爆预警系统图2、图3为微震检波器安装位置以及顶板塌落次序示意图。

随着长壁采矿的推进检波器的安装也逐步推进，片面检波器可重复使用，以俭约系统费用 图2，微震事情位置及顶板塌落过程示意— 6 —。