蒙库铁矿地下矿地压微震在线监测技术研究与应用.pdf

新疆钢铁总第169期2024年第1期作者简介：陈真，男，37岁，本科，采矿中级工程师，富蕴蒙库铁矿有限责任公司。E-mail：引言随着国家对矿山监管和处罚力度的不断加大，矿山企业发展已从经济效益为核心转向安全生产。安全对矿山至关重要，安全生产是资源开发利用的前提，一旦出现安全事故，不仅会带来人员伤亡及经济损失，更会对企业经营和形象造成社会恶劣影响。近年来国家应急管理部对矿山安全生产非常重视，在六大系统建设规范 AQ2031-2011 金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范 中明确提出“存在大面积采空区、工程地质复杂、有严重地压活动的地下矿山，应进行地压监测”。国务院安委会印发的 金属非金属地下采空区事故隐患治理工作方案 中也要求提高金属非金属矿山采空区地压监测监控水平，确保矿山安全生产1。1地压微震在线监测现状蒙库铁矿地下矿山的矿床顶、底板围岩及夹石主要以角闪变粒岩、变粒岩、黑云角闪斜长片麻岩为主。而围岩蚀变主要以绢云母化、钠长石化、绿泥石化，矿岩硬度属硬质岩，工程地质条件为中等类型铁矿床。目前蒙库铁矿井下矿从最高标高1165 m水平采至955 m水平，垂直距离210 m。当矿层被采出以后，因长时间的裸露，地表塌陷区周围岩体内部地压活动逐步加剧。当井下关键部位地压过分集中时，容易出现失稳和垮塌，可能对井下施工人员、设备等安全造成威胁，从而影响井下正常生产。当前，蒙库铁矿地下矿开采存在两个比较突出的问题：（1）自开采以来，蒙库铁矿地下矿柱和巷道围岩稳定性只靠人定期进行肉眼观察，未采取任何在线监测手段进行监测，而且也无围岩应力变化特征可供参考；（2）884 m运输水平掘进巷道及斜坡道施工过程中均出现不同程度的地压现象，岩爆频发。为解决现有问题，利用884 m、938 m水平环形永久巷道，在六大系统建设的基础上建立地压微震监蒙库铁矿地下矿地压微震在线监测技术研究与应用陈真（富蕴蒙库铁矿有限责任公司，新疆 阿勒泰 836100）摘要：在884 m、938 m水平环形永久运输巷道安装地压微震在线监测设备设施，可实时掌握地下矿开采过程中因凿岩、爆破等因素造成顶底板岩体变化，及时、准确掌握地下矿地质地压的实时数据，做到预测预警。地压微震在线监测技术的应用保证了井下作业人员的安全，确保矿山安全生产。关键词：地下矿；蒙库铁矿；地压微震监测DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.004中图分类号：TD529文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0011-03Research andApplication of Microseismic Online MonitoringTechnology for Underground Mine Pressure in Mengku Iron MineZhen Chen(Fuyun Mengku Iron Mine Co.,Ltd.,Altay,Xinjiang 836100)Abstract:Installing microseismic online monitoring equipment and facilities for ground pressure in the 884 m and 938 m horizontal circular permanent transportation tunnels can provide real-time monitoring of changes in the top and bottom rock masscaused by factors such as rock drilling and blasting during underground mining.It can timely and accurately grasp real-timedata on underground geological ground pressure and achieve prediction and early warning.The application of ground pressuremicroseismic online monitoring technology ensures the safety of underground workers and ensures safe production in mines.Key words:underground mines;mengku Iron mine;ground pressure microseismic monitoring112024年第1期新疆钢铁总第169期测，这对井下矿权开采范围内所有区域岩体进行监测有着重要作用。一方面在现有技术条件下利用地下地压监测手段，包括基于传感器的点检测和基于微震技术的预测性区域监测，更好服务生产、提前预报地压事件，另一方面建设地下矿地压微震监测系统，在保障地下生产安全和地表人员设备、建（构）筑物安全的同时积累数据以支持后续采矿与岩移规律研究，更好的服务矿山生产。2地压微震在线监测系统建设地压微震在线监测系统建设内容主要包括：系统分为现场自动监测报警和分析发布两大部分，其中自动监测报警部分由传感器子系统、数据通讯子系统、数据处理子系统、监控报警子系统组成，分析发布部分由数据分析发布与信息共享系统组成2，见图1、图2、图3。图1 微震监测系统架构图图2 数据采集图图3 数据分析图针对蒙库铁矿地下矿地压微震监测系统建设环境，设计的系统架构图是通过环网把监测数据上传至地表服务器并进行云存储。3自动检测系统实施通过在884 m、938 m水平环形永久运输巷道安装地压微震监测系统，及时、准确获取地下围岩内部应力变化规律，并通过对监测数据综合分析，评价蒙库铁矿井下矿柱与围岩稳定性和演变规律。为深部开采、机械化开采、矿石回收等方面提供参考数据，进而保证井下持续、高效、稳定、安全生产。采用数据采集系统（微震传感器、数据采集基站）、时间同步系统、数据通信系统（通信电缆、光缆、交换机等）、数据存储系统（服务器或工作站）。开发与三维矿业软件，AutoCAD等三维工程和矿体模型兼容的三维可视化技术，实现微震事件、工程模型和矿体模型的联合显示，确定岩体破裂区域。系统开发的目标如下：（1）随时可以查询与分析应力观测结果，显示应力变化与时间的关系曲线；（2）监测系统建立2台基站，17个通道，整套监测系统采用单轴加速度计，该传感器是根据蒙库铁矿的岩体结构来确定的型号，灵敏度高、监测距离远、工作可靠，寿命长、结构简单。同时微震监测的传感器与采集基站之间采用矿用阻燃通信线缆连接，每一支传感器单独走一根通信线缆连接到采集基础，采集基站把数据进行A/D转换，然后采集基站再通过光纤连接到井下光纤环网，把采集数据通过环网上传到地表服务器；（3）通过监测数据分析矿柱和关键部位巷道围岩的应力变化特征，能够准确掌握地下矿应力集中部位的岩体内部应力变化规律，预测地下矿矿柱和巷道围岩垮塌风险；（4）通过空间、参数过滤器及聚类分析算法，从事件群中筛选准确定位影响工程稳定性的关键微震事件，并进行关键部位岩体稳定性评估；（5）开发布置可视化软件平台，直观显示各项监测、监控信息数据的历史变化过程及当前状态，为矿区安全生产管理人员提供简单、明了、直观、有效的信息参考；（6）开发手机端推送功能，通过短信方式推送报警信息。同时，该功能已经与蒙库铁矿采矿厂现有的六大系统软件系统对接，包括井下三维可视化和智慧APP系统。这样，处理数据可以直接接入现有12新疆钢铁总第169期2024年第1期系统，实时观察监测信息。此外，矿山工作人员可以通过手机端上传巡检结果，为矿山日常安全巡视管理提供便利；（7）监测系统建成投用后设备运行稳定，数据传输可靠，数据分析准确。4实施效果通过实地调研、勘测井下地压活动集中分布情况，利用传感器、基站数据采集传感器到数采之间通信线缆传输，数采和服务器之间采用光缆传输，实现数据传输至地表中控室服务器。在中控室布置监控端软件平台，实现数据自动分析、三维成图，准确预测预报地压事件。4.1安全提升蒙库铁矿现阶段已进入地下开采，但前期缺少工程岩体数据积累，目前局部出现岩爆现象。系统实施后，利用三维模型，在统一的时空场下，对岩体监测数据、采矿活动及岩石扰动情况进行跟踪与预警，准确了解现场地质条件、岩石力学特性和监测分析数据三者之间的关系，从而更好地指导矿山安全生产。4.2 检测数据准确性系统平台开发了多种算法，其中基于预设的三维速度模型，利用快速行进法FMM计算从多个传感器到各所述三维速度模型上各单元格的走时；基于各所述走势对震源进行初定位，确定所述震源对应的目标单元格；对所述目标单元格进行二次定位，得到所述震源的定位位置。与现有的基于均匀波速场定位算法相比，有效提高了震源定位精度3。在地表交换机附近布置主时钟，在井下监测基站中布置从时钟，使微震数据和时间同步信号数据均通过网络信号进行传输通信，从而实现不同设备时间信号的同步。4.3 解决监测数据处理工作量大问题采矿活动和地质活动产生的扰动都被传感器侦测到，监测数据不仅专业而且处理起来繁琐，耗费时间和精力。MicroSeis2020数据处理与分析软件平台交互性好，且软件平台对部分复杂数据具备学习分析功能。系统可自动完成滤波、P波S波到时拾取、定位、震源参数计算、震源机制分析，大大减少人工处理数据的工作量。4.4 实现多数据融合系统一般微震监测系统主要针对岩石破裂特征进行稳定性安全监测，AcquiCenter2019数据采集和MicroSeis2020数据分析系统结合国内地压监测实际应用环境，进行了硬件和软件系统的开发工作，在满足微震传感器信息接入的情况下，还可以实现传统的应力与位移计数据的接入，这样可以实现多源数据的互相印证，多角度分析矿山地压活动变化情况。5结论综上所述，通过开发井下地压微震监测系统、软件分析模型和三维可视化技术，实现了微震事件、工程模型和矿体模型的联合显示，确定岩体破裂区域，基于时域和频域自动计算各项震源参数，并在三维显示界面中直观展示全参数变化趋势。矿山井下生产推进情况、生产爆破数据、微震数据在“时、空、强”多个角度可视化分析，大大提高了微震监测系统应用水平，相对于过去的抽象概念转为直观画面显示，有利于微震监测技术在地下矿的普及应用。参考文献1 赵本钧，滕学军.冲击地压及防治 M.北京：煤炭工业出版社，1994.2 尹增德.矿山压力检测与预报 M .北京：煤炭工业出版社，2011.3 窦林名，何学秋.冲击地压防治理论与技术 M.北京：中国矿业大学出版社，2001，10.科普知识双碳经济中的电网排放因子是何物？排放因子是单位商品/服务/消费活动中的温室气体含量。计算不同对象的碳排放量，需要用到不同的排放因子。各行业的排放因子各不相同，其中，电网排放因子是使用最多、影响力最大的因子。电网排放因子的数值是一定范围内发电企业总的碳排放量除以总的上网电量得到的，代表该电网每一度电平均产生的二氧化碳排放量。同等条件下，电网排放因子数值越高，意味着该地区企业生产的产品单位碳排放量越高。电网排放因子是企业核算碳排放量时的核心参数。比如，对于一家除了用电什么能耗都没有企业来说，其碳排放总量即用电量乘以当地电网排放因子。电网排放因子的数值确定也是碳相关政策中的重要一环。比如，可再生能源发电的环境效益是归属发电方、买电方，还是整个电网不同政策下，电网排放因子的数值大小不同。（摘编自中国科学技术协会官网）13