作为目前矿山动力灾害监测的有效手段,微地震监测技术通过在开采区域内布设检波器,接收震源所发出的地震波信号,来确定岩体微破裂分布位置,进而掌握岩体活动规律,并实现动力灾害的预测预报。
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衡量矿山微地震事件的参数大体分为两大类:矿山微地震信号参数和矿山微地震活动随机特征参数。
矿山微地震活动随机特征参数包括微地震能量分布率、微地震发生率和微地震空间分布率.微地震能量分布率是指:如果按照微地震事件能量大小进行分类,单位能量级差内的微地震事件的发生次数,其量纲为频次/焦耳(频次/J);微地震发生率是指单位时段内所发生微地震事件的次数,如每小时发生微地震事件的次数,其量纲为频次/小时(频次/h);微地震空间分布率是指:在单位空间区域内所发生微地震事件的次数,其量纲为频次/立方米(频次/m3)。
矿山常用的用来预报微地震时间的信号参数有以下六种:
(1)事件计数:将产生微地震的一次材料内部变化称为一个微地震事件,分为总事件数和事件率,总事件数是累积数而事件率是单位时间内的声发射现象次数(陶纪南等,1996)。
(2)m 值及其减小率:m 值是微地震事件的最大振幅与其发生数分布关系式中的指数,可以由最小二乘法或优化方法得到(沈功田等,2002).
(3)能量计数:信号检波包络线下的面积,分为单位时间内的总计数和计数率.经验证明,当低事件率集中了35%以上的高能事件就已接近危险,因而可用大能量微地震事件的能量来评价岩体的破坏程度。
(4)空白区域:有时候在定位过程中发现有空白区域存在,代表该区域中没有或只有很少的微地震事件.改变检波器的触发值,可以探测到能量级更小的微地震事件.经验证明,当周围积蓄有较强剪切应变能时,此空白区域极可能发生大的地质灾害。
(5)频率:某些实验结果指出,岩体接近破坏时频率会出现降低现象.如果后续事件频率出现明显的降低,应当引起注意。
(6)分维数(胜山邦久,1996):定义微地震事件发生过程中C(r)= 2Nr/N(N-1),式中,Nr、N分别表示两点距离小于r的所有微地震源对的个数和微地震事件总数.如果微地震源分布具有分形构造,则应当有C(r)∝rD,分维数D减小意味着危险增大。
以上这六个参数从侧面反映了矿上微地震常用的相关信息.为了达到实际应用的目的,人们针对各种情况下不同种类的混凝土、岩石试样,运用岩石声发射技术,研究压缩、拉伸和弯曲载荷下岩石变形及破坏的基本特性;研究岩石声发射机理、岩石破碎过程与声信号之间的联系,试图得到岩体破坏过程中的声发射规律,然后再与现场的测试数据或经验结合,对矿山岩体的内在状况做出判断。
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