微震信号识别与地压灾害微震前兆规律研究

作     者：杨作林 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江文武

授予年度：2015年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：微震监测 频谱分析 前兆 预测 

摘      要：漂塘钨矿是一个构造应力型矿山,受区域性断层、开采不平衡和大范围采空区的影响,矿山地压问题较为突出,采场片帮、冒落、顶底板变形破裂等地压事故时有发生,因此,对矿区地压灾害的监测和预测成为矿山安全工作的重点。本文依托漂塘钨矿地压微震监测应用技术研究项目,对微震信号识别、微震活动规律和基于多参数的地压灾害预测进行了研究,主要的研究内容和结果如下:(1)对矿山开采现状、采空区分布情况和地压活动主要集中区域进行调查,综合考虑这些因素后,完成了漂塘微震地压监测系统的构建,实现了对全矿区全天、实时的监测。并通过人工爆破实验对系统定位精度进行校检,实现在系统设计的定位精度要求。(2)总结了漂塘井下各类波形信号的特点,有助于对微震信号的人工识别。针对大爆破事件波形与大震级微震事件波形十分相似的问题,利用频谱分析和小波信号突变检测等识别方法,取得了较好的识别效果,结果表明,大震级微震信号的主频域0～120Hz内都有分布,主要集中于30～50Hz内,而单段大爆破信号主频域分布于0～30HZ的低频区域,特别是集中在0～10Hz,从其频谱特征可以很好的对这两种信号进行识别。且能通过对比它们突变点的特征来辨识这两种信号。(3)通过对矿区整体微震活动时空分布特征,圈定出了地压事故聚集成核区域并进行重点分析。研究了成核区域微震事件数、微震能量释放量、能量指数、视体积、施密特数、b值和视应力等地震学参数的变化规律,微震参数的变化规律可作为预测地压灾害的前兆特征。利用傅立叶变换从频谱的角度来分析前兆和主震信号波形特征,并结合小波包分析微震前兆和主震信号在不同频带上的能量分布,通过地压灾害微震前震与主震的频谱和能量在频带上的特征对地压灾害进行预测,从而为地压灾害的预测提供一种新的思路。(4)以线性加权和法为计算模型,同时利用层次分析法对计算模型各预测参数的权值进行计算,建立了一套基于多参数的地压灾害预测体系,并通过预测模型对地压活动剧烈区域进行预测分析,结果表明,预测模型能较好的实现对地压灾害的预测。