阿舍勒銅礦微震監測地壓災害預測研究

鐘志強

（新疆哈巴縣阿舍勒銅業股份有限公司 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等問題。

阿舍勒銅礦采用新型的微震在線監測系統對生產區域內的巖體變化情況進行監測，可以從巖體變形的初始階段開始，實時定量監測巖體內部微裂紋產生、擴展到整個巖體失穩的整個破壞過程，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 微震監測系統建設情況

阿舍勒銅礦兩套微震監測系統可實現對井下開采區域的地壓活動進行有效監測，對監測數據的分析研究，達到地壓災害預警的目的，所能監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微震監測系統近期微震數據-2018年9月21日～2018年10月9日，原始事件數與有效微震事件數的時間序列如圖1所示，有效微震事件釋放能量對數與頻次的時間序列如圖2所示。

圖1 原始事件數與有效微震事件數時間序列

圖2 有效微震事件釋放能量對數與頻次時間序列

圖3 時序集中度

根據原始事件數、有效事件數、累積釋放能量與頻次時間序列，結合活躍期判定方法，10月2日～10月7日處于活躍期，連續三天及以上能量與頻次高于平均值。

根據時序集中度物理意義及特征，高值區表征微震發生的叢集過程，需要進行預警，在10月2日出現時間區間內的極大值。

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，框中區域是10月初新增微震活動區域，根據判定為微震活躍區域。

2.3 定量地震學參數

統計該時間區間內的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日出現極小值；βn值從10月3日開始明顯上升，在10月5-8日出現高值區，均符合預警原則。

3 現場地壓顯現

通過系統監測，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生小規模垮幫。結合近期微震監測數據，并考慮現場采掘實際，判定為該區域下方300-1501#采場采空區導致該區域受剪切作用開裂、失穩。

圖7 350針對下盤地壓顯現現象

因此決定加快了300-1501#采場回采進度，強采強出減少空區暴露時間，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 結論

微震監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。微震監測的有效利用避免為了因采空區的失穩、冒落帶來的人員傷亡和財產損失。基于微震監測的數據，開展監測預警技術研究，監測采掘工程區域與采空區地壓活動，掌握地壓活動規律，為礦山安全管理提供科學手段，確保礦山安全生產以及資源的有效利用。先進地壓監測技術手段的投入使用也使得我國對礦山地壓災害的監測實現了全天候數字化、信息化和自動化，前進道路上邁出了至關重要的一步，實現了與國際地壓監測的接軌。推動我國深部礦山地壓監測技術和安全管理水平的發展，為我國未來深部采礦提供有力保障。