阿舍勒銅礦微震監(jiān)測地壓災害預測研究

鐘志強

（新疆哈巴縣阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836500）

1 概述

1.1 礦山概況及技術

阿舍勒銅礦采場開采深度達800m以上，礦山井下開采面臨高應力、巖爆，破碎巖體突然垮落，多中段同時開采可能導致采場局部或整體失穩(wěn)等問題。

阿舍勒銅礦采用新型的微震在線監(jiān)測系統(tǒng)對生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的巖體變化情況進行監(jiān)測，可以從巖體變形的初始階段開始，實時定量監(jiān)測巖體內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、擴展到整個巖體失穩(wěn)的整個破壞過程，從而大大提高了巖土工程災害預報的準確性和超前性。

1.2 微震監(jiān)測系統(tǒng)建設情況

阿舍勒銅礦兩套微震監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對井下開采區(qū)域的地壓活動進行有效監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析研究，達到地壓災害預警的目的，所能監(jiān)測到的事件最小震級可達到-2.4級左右。

2 微震事件預測實例

2.1 時間序列

提取深部SSS微震監(jiān)測系統(tǒng)近期微震數(shù)據(jù)-2018年9月21日～2018年10月9日，原始事件數(shù)與有效微震事件數(shù)的時間序列如圖1所示，有效微震事件釋放能量對數(shù)與頻次的時間序列如圖2所示。

圖1 原始事件數(shù)與有效微震事件數(shù)時間序列

圖2 有效微震事件釋放能量對數(shù)與頻次時間序列

圖3 時序集中度

根據(jù)原始事件數(shù)、有效事件數(shù)、累積釋放能量與頻次時間序列，結(jié)合活躍期判定方法，10月2日～10月7日處于活躍期，連續(xù)三天及以上能量與頻次高于平均值。

根據(jù)時序集中度物理意義及特征，高值區(qū)表征微震發(fā)生的叢集過程，需要進行預警，在10月2日出現(xiàn)時間區(qū)間內(nèi)的極大值。

2.2 空間分布

2018年9月21日～2018年10月9日深部有效微震事件震源分級投影如圖4所示。

從圖4中可以看出，框中區(qū)域是10月初新增微震活動區(qū)域，根據(jù)判定為微震活躍區(qū)域。

2.3 定量地震學參數(shù)

統(tǒng)計該時間區(qū)間內(nèi)的b值及βn值變化情況，如圖5所示。

圖4 震源分級投影

圖5 震源分級投影

圖6 βn值變化投影

從上圖可以看出，b值先升高后明顯降低，其中從10月2日開始降低，在10月4日出現(xiàn)極小值；βn值從10月3日開始明顯上升，在10月5-8日出現(xiàn)高值區(qū)，均符合預警原則。

3 現(xiàn)場地壓顯現(xiàn)

通過系統(tǒng)監(jiān)測，微震活動性于2018年10月2日開始在頻次與能級上明顯增強，6日350m中段1501#穿脈與下盤交匯處發(fā)生小規(guī)模垮幫。結(jié)合近期微震監(jiān)測數(shù)據(jù)，并考慮現(xiàn)場采掘?qū)嶋H，判定為該區(qū)域下方300-1501#采場采空區(qū)導致該區(qū)域受剪切作用開裂、失穩(wěn)。

圖7 350針對下盤地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象

因此決定加快了300-1501#采場回采進度，強采強出減少空區(qū)暴露時間，同時決定采場頂部350m下盤運輸巷1501#穿脈以北車輛禁止進入，待采場充填結(jié)束后，對1501#穿脈副井下盤運輸巷進行注漿加固。

圖8 350中段平面圖

4 結(jié)論

微震監(jiān)測技術目前已在礦山及相關領域得到了廣泛應用，解決了許多技術難題。微震監(jiān)測的有效利用避免為了因采空區(qū)的失穩(wěn)、冒落帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失。基于微震監(jiān)測的數(shù)據(jù)，開展監(jiān)測預警技術研究，監(jiān)測采掘工程區(qū)域與采空區(qū)地壓活動，掌握地壓活動規(guī)律，為礦山安全管理提供科學手段，確保礦山安全生產(chǎn)以及資源的有效利用。先進地壓監(jiān)測技術手段的投入使用也使得我國對礦山地壓災害的監(jiān)測實現(xiàn)了全天候數(shù)字化、信息化和自動化，前進道路上邁出了至關重要的一步，實現(xiàn)了與國際地壓監(jiān)測的接軌。推動我國深部礦山地壓監(jiān)測技術和安全管理水平的發(fā)展，為我國未來深部采礦提供有力保障。