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摘要：淮南矿山微震监测系统MMS具有良好的系统性能和技术参数，对矿井工作面上微震活动实施连续监测，为煤与瓦斯突出预警预报提供了新方式。针对谢一矿5125工作面地质情况，布设了24通道传感器，采用矿山微震监测系统对上覆岩层的微震活动实施连续监测，对震源定位和能量进行分析，得到了工作面微震活动规律分析，对应力集中区和应力降低区进行预警和预报，确定瓦斯源区，为煤与瓦斯突出的预警预报提供了新的手段。
关键词：微震监测系统；震源；高应力区；瓦斯源；预警预报
1009-3044（2013）24-5403-04
煤炭在我国的能源消耗中占有主导地位，淮南矿区拥有煤炭资源量284亿吨， 占华东地区的50%。矿区煤层瓦斯含量高，防范煤与瓦斯突出事故是煤矿安全生产中面临的重要问题，强化煤与瓦斯突出等动力灾害预警与预报方法研究，对于加强淮南矿区乃至全国的煤矿动力灾害预报和控制具有重要的战略意义。
本文通过研发的微震系统监测、根据震源定位和能量分析，利用计算机技术对煤与瓦斯突出进行预警预报。
微震监测中震源参数都是未知的。我们利用岩体破裂发生前的微破裂和声发射，借助设备，在各方向上设置微震传感器，记录微震波的参数信息，确定岩石的破裂点，对生产活动进行监测。
该系统包括Paladin井下数字信号采集系统分站、Hyperion 地面主机数字信号处理系统、传感器及三维可视化软件。
系统提供中文操作界面，实现远程网络微震数据传输，帮助用户对微震事件时空分布规律进行分析和科学决策。系统网络启动，多站点配置运行，通过局域网或远程无线网络，提供24位模数转换的信号处理能力、内置自动校准功能，具备软件运行与系统健康状态诊断的自动监视。基于标准以太网通信，TCP/IP协议自动传导实现远程网络采集触发与连续数据。基于Linux操作平台的数据采集软件与基于Windows XP操作平台的终端数据处理软件相互结合，使微震监测数据处理与微震事件三维可视化软件无缝结合形成微震监测系统。
系统覆盖5125工作面的C15煤巷、底板巷、顺槽及顶板集运巷，见图1。
从图7与图8中看出，在5125工作面掘进过程中遇到断层应力异常区域，微震事件增多，微震事件在4号至8号异常区集中较密集， 1号至3号异常区集中较稀疏。
微震事件一般发生在超前工作面10～80米范围内，随工作面不断推移，微震事件释放的能量逐步上升，矿震事件也增工作面进入高应力区5～10米后微震事件明显减少，释放能量降低[4-5]。
瓦斯低速带都与采空冒落带有关，虽然可能为瓦斯源区，但不应作为瓦斯突出源区。
5 结论
1）微震预警系统能较好的对矿井工作面应力集中区和应力降低区进行预警、预报，从而进一步分析工作面应力异常区；
2）微震系统应用研究初步揭示出望峰岗矿5125工作面上覆岩层10～80米范围内为微震活动多发区；
3）掘进期间地压应力显现特征是划定工作面冲击危险区的重要依据，掘进期间的高应力区也是采煤工作面的高应力集中区；
4）及时帮助了解工作面周围的高应力分布及瓦斯可能瓦斯源区的分布及当前工作面的位置，有利于预防煤与瓦斯突出。
参考文献：
陈枫，孙宗颀，徐纪成. 岩石压剪断裂过程中的超声谱特性研究[J].工程地质学报，2000 ，8 （2） ：164-168.
吴刚，赵震洋. 不同应力状态下岩石类材料破坏的声发射特性[J].岩土工程学报，1998 ，20 （2） ：82-85.
[3] 张银平.岩体声发射与微震监测定位技术及其应用[J].工程爆破2002， 8（1）： 58-61.
[4] 展建设，曾克，曹修定，等.以微震特征监测地质灾害的实验研究[J].勘察科学技术，2002（1）.
[5] 曹安业，窦林名，秦玉红，等.高应力区微震监测信号特征分析[J].采矿玉安全工程学报，2007，24（2）：146-150.
关键词：微震监测系统；震源；高应力区；瓦斯源；预警预报
1009-3044（2013）24-5403-04
煤炭在我国的能源消耗中占有主导地位，淮南矿区拥有煤炭资源量284亿吨， 占华东地区的50%。矿区煤层瓦斯含量高，防范煤与瓦斯突出事故是煤矿安全生产中面临的重要问题，强化煤与瓦斯突出等动力灾害预警与预报方法研究，对于加强淮南矿区乃至全国的煤矿动力灾害预报和控制具有重要的战略意义。
本文通过研发的微震系统监测、根据震源定位和能量分析，利用计算机技术对煤与瓦斯突出进行预警预报。
1 工程概况
谢一矿是淮南集团矿业建设的第一对超千米深井，是我国典型的深部矿井。走向长约8.1km，倾斜宽1.7～3.1km，面积约19.6k m2，可采储量289Mt。主要可采煤层瓦斯含量介于12～36m3/t，瓦斯压力最高达6.2MPa；矿井开采深度850m时最大主应力21.5MPa。
5125工作面南起Ⅵ线以南50m，北至Ⅱ-Ⅲ线以北196m，风巷最高标高-675.1 m，机巷最低标高-795.4m。工作面内煤系地层总体为一单斜构造，走向为NW方向，倾向NE方向，平均倾角20°。2 微震监测原理及预警系统
2.1微震监测原理
当材料或结构内部发生变化或承载时，多数材料或结构会以应力波的形式释放能量。岩体材料承受荷载破裂时首先是应力引发缺陷的扩展，伴随有弹性波或应力波的传播，产生微裂隙与扩展，地质上称微地震（MS）。微震监测中震源参数都是未知的。我们利用岩体破裂发生前的微破裂和声发射，借助设备，在各方向上设置微震传感器，记录微震波的参数信息，确定岩石的破裂点，对生产活动进行监测。
2.2 微震预警系统
为监测5125工作面上覆岩层煤与瓦斯等动力灾害的变化，引进一套具有世界先进技术水平矿山的微震监测系统MMS。微震事件产生震动波，传感器接收原始微震信号后将其转变为电信号，送至微震信号采集单元，系统将电信号转变为数据信号传给数据采集计算机，对原始数据信号加工处理后再传源于：毕业生论文网www.udooo.com
至分析计算机，并对微震数据进行处理分析，就实现了微震事件原始参数获取、传感器位置较正、趋势跟踪等处理。该系统包括Paladin井下数字信号采集系统分站、Hyperion 地面主机数字信号处理系统、传感器及三维可视化软件。
2.3 系统功能和技术参数
2.3.1系统功能
全天监测井下发生的煤与瓦斯突出等矿山动力灾害，获取微震事件的震源参数，对采集数据进行处理，自动识别微震事件类型，提供用户震源信息的完整波形与波谱分析图。系统提供中文操作界面，实现远程网络微震数据传输，帮助用户对微震事件时空分布规律进行分析和科学决策。系统网络启动，多站点配置运行，通过局域网或远程无线网络，提供24位模数转换的信号处理能力、内置自动校准功能，具备软件运行与系统健康状态诊断的自动监视。基于标准以太网通信，TCP/IP协议自动传导实现远程网络采集触发与连续数据。基于Linux操作平台的数据采集软件与基于Windows XP操作平台的终端数据处理软件相互结合，使微震监测数据处理与微震事件三维可视化软件无缝结合形成微震监测系统。
2.3.2技术参数
系统采用24位模数转换，传感器敏感度为43.3v/m/s， 最大输出信号为±5V，网络最大可扩展到256个通道，信号触发模式采用阈值或STA/LTA，动态响应>115dB，数据存储格式为二进制和Access文件，信号采样率为15 Hz-10 kHz，信号带宽为DC-1/4采样率，信号增益为0，6，20，40dB，能耗<10W，电源供应为127VAC照明电。3 微震监测系统布置
3.1系统网络拓扑系统覆盖5125工作面的C15煤巷、底板巷、顺槽及顶板集运巷，见图1。
3.2传感器布置方案
系统传感器布置包围监测区域，形成良好的监测空间阵列，传感器设置间距为80米，局部间距加密50米，见图3。4 5125工作面微震活动规律分析
4.1微震震源及扫描速度分布
图3青色区域为压力异常增大区域。图中绿色区域为由张应力产生，这些微震应与破碎带或垮落带的形成过程有关。4.2工作面倾向剖面震源及扫描速度分布
图4中工作面前方，直接顶开始破碎，裂隙增加，地震波传播速度降低，随着工作面推近，破碎带宽度增加，工作面采过时，大面积岩石破碎，破碎带迅速增加。而垮落区破碎带受到顶板下沉压实，地震波低速带缩小。4.3工作面微震活动规律分析
系统运行后已监测1121个有效微震事件，见图5。根据5125工作面实际地质情况（见图6），可进行综合分析。从图7与图8中看出，在5125工作面掘进过程中遇到断层应力异常区域，微震事件增多，微震事件在4号至8号异常区集中较密集， 1号至3号异常区集中较稀疏。
微震事件一般发生在超前工作面10～80米范围内，随工作面不断推移，微震事件释放的能量逐步上升，矿震事件也增工作面进入高应力区5～10米后微震事件明显减少，释放能量降低[4-5]。
4.4 瓦斯源区的确定
瓦斯源区的特点是地震波传播速度低，所以，地震波传播速度分布图上低速区域，在没有合理的排除瓦斯源区的证据，都应作为瓦斯突出源区来处理。为了方便识别，在速度变化图上，低于1000米/秒的区域（绿色）视为瓦斯源区。瓦斯低速带都与采空冒落带有关，虽然可能为瓦斯源区，但不应作为瓦斯突出源区。
5 结论
1）微震预警系统能较好的对矿井工作面应力集中区和应力降低区进行预警、预报，从而进一步分析工作面应力异常区；
2）微震系统应用研究初步揭示出望峰岗矿5125工作面上覆岩层10～80米范围内为微震活动多发区；
3）掘进期间地压应力显现特征是划定工作面冲击危险区的重要依据，掘进期间的高应力区也是采煤工作面的高应力集中区；
4）及时帮助了解工作面周围的高应力分布及瓦斯可能瓦斯源区的分布及当前工作面的位置，有利于预防煤与瓦斯突出。
参考文献：
陈枫，孙宗颀，徐纪成. 岩石压剪断裂过程中的超声谱特性研究[J].工程地质学报，2000 ，8 （2） ：164-168.
吴刚，赵震洋. 不同应力状态下岩石类材料破坏的声发射特性[J].岩土工程学报，1998 ，20 （2） ：82-85.
[3] 张银平.岩体声发射与微震监测定位技术及其应用[J].工程爆破2002， 8（1）： 58-61.
[4] 展建设，曾克，曹修定，等.以微震特征监测地质灾害的实验研究[J].勘察科学技术，2002（1）.
[5] 曹安业，窦林名，秦玉红，等.高应力区微震监测信号特征分析[J].采矿玉安全工程学报，2007，24（2）：146-150.