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微震监测在煤与瓦斯突出预测中的应用研究

作　者: 王庆利
导　师: 邢军
学　校: 东北大学
专　业: 采矿工程
关键词: 辛庄孜煤矿 微震监测 煤与瓦斯突出 矿山动力灾害预测
分类号: TD713.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


微震监测技术是近几年来发展起来的一项高新技术,利用声发射学、地震学和地球物理学原理以及计算机强大的功能来实现微震事件的精确定位和级别大小的确定。该技术可以长期连续不间断的进行监测和数据分析,具有远距离、动态、实时的特点。该系统的运行进一步推进了淮南矿业集团新庄孜矿煤与瓦斯突出机理与预报方法关键技术研究,同时这也是一项创新,这是国内首例将微震监测系统成功的运用到高瓦斯煤矿。淮南矿业集团也成为我国第一个具有瓦斯突出危险性实时监测、分析、预警机制的矿山生产安全技术示范区。淮南矿区开采历史悠久、煤层地质条件复杂,近年来在采煤方法、瓦斯综合治理、煤巷锚杆化支护、矿井高产高效等方面已取得了重大成就。尽管在瓦斯灾害防控方面开展了大量卓有成效的工作,但由于煤矿瓦斯灾害发生机理的复杂性,监测手段的不连续性,煤与瓦斯突出仍然给矿山生产带来很多困难。目前,微震监测系统已经在新庄孜矿正式启动,并且可以24小时不间断的对数据进行采集处理,它克服了过去传统方法的缺点—劳动强度大、所需人员多、预测准确率较低,操作复杂,关键是不能实现实时监控,往往一些事故就发生在非预测期间。该系统使用加拿大ESG公司生产的矿山微震监测系统(30通道)及大连力软科技有限公司开发的矿山微震监测分析软件。针对新庄孜煤矿高应力区、煤与瓦斯突出危险区的围岩破裂进行监测、定位及实时分析;在此基础上,借助大规模科学计算,对监测信息进行分析、处理,建立一套适合于淮南矿区的既有理论依据,又易于操作的矿井煤与瓦斯突出预报分析系统,为实现矿山动力灾害中、长期预报奠定基础。由于系统刚刚建立,并且现在开采煤层为低瓦斯煤层,微震事件不是很多,但是通过对微震监测所得到的数据进行分析,发现对于采矿活动所引起的煤岩震动,微震监测系统能实时捕捉其定位信息,这为地压活动的监测以及突出灾害发生的预测和下一步高瓦斯煤层开采监测提供了丰富的经验。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究问题的提出  10-11
  1.2 煤与瓦斯突出研究现状  11-16
    1.2.1 国内外煤与瓦斯突出概况  11-12
    1.2.2 煤与瓦斯突出机理研究现状  12-13
    1.2.3 国内外瓦斯突出预测方法研究现状  13-15
    1.2.4 微震技术国内外研究现状  15-16
  1.3 本文研究技术路线  16-17
  1.4 本文研究的主要内容及意义  17-18
第2章 淮南矿区地质及瓦斯治理现状  18-23
  2.1 淮南矿区煤层群的赋存特征  18
  2.2 淮南矿区安全生产和相关技术现状  18-22
    2.2.1 安全生产现状  18-19
    2.2.2 瓦斯综合治理技术现状  19-21
    2.2.3 矿区安全高效生产面临的问题  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 微震监测技术基本原理与方法  23-33
  3.1 微震监测的原理  23-26
    3.1.1 微震信号的产生机理  23-24
    3.1.2 煤岩体的声发射产生机理  24-25
    3.1.3 声发射波的传播  25-26
  3.2 微震监测定位原理  26-30
    3.2.1 最小二乘法算法  27-28
    3.2.2 单纯形定位算法  28-29
    3.2.3 盖格尔定位算法  29-30
  3.3 微震监测算法误差分析  30-33
第4章 淮南矿区微震监测系统的建立  33-46
  4.1 淮南矿区微震系统简介  33-34
  4.2 微震系统的建立  34-43
    4.2.1 监测范围的确定及布设  34-37
    4.2.2 传感器的选择  37-38
    4.2.3 施工方案的确定  38-40
    4.2.4 微震系统的施工及注意事项  40-43
  4.3 矿山微震设备的选择  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章 微震监测数据分析  46-64
  5.1 微震系统软件  46-52
    5.1.1 模型导入  46-47
    5.1.2 事件时间范围查看  47-48
    5.1.3 事件处理  48-51
    5.1.5 MMS-View的应用  51
    5.1.6 数据过滤及报告生成  51-52
  5.2 微震信号的处理  52-57
    5.2.1 干扰信号的类型  52-53
    5.2.2 信号抗干扰技术  53-54
    5.2.3 系统接受波形的初步分析  54-56
    5.2.4 微震监测信号的滤波处理  56-57
  5.3 微震定位事件初步分析  57-62
  5.4 微震监测系统的应用扩展  62
  5.5 本章小结  62-64
第6章 结论与展望  64-66
  6.1 结论  64
  6.2 今后的工作与展望  64-66
参考文献  66-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿井大气 > 煤（岩石）与瓦斯突出的预防和处理 > 突出的预测方法
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