冬瓜山铜矿微震监测系统扩展与矿震研究

摘要

在深部开采过程中，面临着许多新的安全问题，比如冲击地压、顶底板变形破裂、岩爆、矿柱失稳等安全问题，而矿震则是深部开采所面临最为严峻的安全问题，因此对矿山地震的研究具有科学理论意义和重要的实用价值。本文依托铜陵有色集团冬瓜山铜矿微震监测系统项目，对冬瓜山铜矿微震监测系统扩展传感器布置方案进行了研究，并以深部采场为对象，对岩体开挖过程的微震活动特性和围岩破坏机理的矿山地震震源机制解进行了理论与技术研究，主要的研究内容和研究结果如下:
　　(1)基于冬瓜山铜矿首采区现有的微震监测系统，微震监测扩展系统传感器台网布置优化进行了研究，综合考虑冬瓜山铜矿现有工程条件、矿山井下实际的地质条件、监测系统的定位精度和系统灵敏度以及充分考虑和旧监测系统的结合，通过实验室模拟分析研究得到了扩展系统传感器站网布置方案。
　　(2)以冬瓜山铜矿采场为研究对象，结合其实测的微震数据，研究了采场开挖过程中呈现出的微震活动特性，结果表明采场附近微震事件的活动时间分布与开采活动存在正相关的关系，且相邻采区之间的开采活动的相互影响较为显著，从时间上来看，矿震事件的发生存在明显的集中性，在矿山采掘爆破的时间段，矿震事件的产生明显增多。
　　(3)根据冬瓜山铜矿采场附近监测到的围岩破坏产生的地震波信号，利用微震监测软件JMTS对p波初动反演分析得到围岩破坏面的产状，从而进一步分析研究围岩破坏模型;对采场周围地震波信号进行了矩张量反演分析，得到其地震矩，并按照一个膨胀中心与纯双力偶和一个补偿性矢量偶极进行分解，从而分析采场围岩破坏机制。结合围岩破坏的震源机制解和围岩环境，提出了采场围岩三种破坏的震源模型。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 矿震研究现状

1．2．2 微震监测的研究现状

1．2．3 矿山地震的震源机制解的研究现状

1．2．4 微震监测传感器空间台网布置优化研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

2 冬瓜山铜矿首采区微震监测概况

2．1 矿岩的岩爆倾向性

2．2 冬瓜山铜矿开采现状

2．3 冬瓜山铜矿微震监测系统概况

2．3．1 微震监测系统基本构造

2．3．2 微震监测的基本原理

2．3．3 微震监测到的波形

2．3．4 冬瓜山铜矿首采区微震系统传感器布置

2．4 本章小结

3 冬瓜山铜矿微震监测系统扩展台网布置优化

3．1 引言

3．2 台网布设优化理论

3．3 矿山微震监测传感器布设优化的制约因素

3．4 冬瓜山铜矿微震监测扩展站网优化

3．4．1 传感器位置布置方案拟定

3．4．2 事件定位精度和系统灵敏度计算结果

3．4．3 扩展系统传感器布设优化结果

3．5 本章小结

4 冬瓜山铜矿微震监测系统扩展实施

4．1 引言

4．2 采区开采扩展情况

4．3 扩展系统地震传感器网站布置

4．4 通信网络线路的布置

4．5 微震监测扩展系统安装实施

4．5．1 系统安装准备工程与施工

4．5．2 系统安装与调试

4．6 本章小结

5 冬瓜山铜矿矿震活动规律及震源机制研究

5．1 引言

5．2 冬瓜山铜矿矿震活动规律研究

5．2．1 矿震活动的时间分布规律

5．2．2 矿震活动的空间分布规律

5．3 冬瓜山矿区矿震事件震源机制

5．3．1 理论基础

5．3．2 基于P波初动波形反演机制解

5．3．3 基于矩张量反演机制解

5．4 冬瓜山铜矿围岩破坏震源模型研究

5．4．1 剪切位错模型

5．4．2 扩容模型

5．4．3 凹凸体和障碍体模型

5．5 小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢