微地震监测技术在泸沽铁矿中的应用与分析

摘要

本文在国内外已有的矿山微地震监测技术应用研究的基础上，对微地震监测技术原理以及时频分析理论进行了介绍，并根据现场试验参数对微地震信号时频分析进行了数值模拟;在泸沽铁矿大顶山矿区建立微地震监测系统，以短时Fourier变换的时频分析、周期-频度谱分析为主要方法重点对矿区各类震动信号进行了识别与分析，建立各类信号的相关图谱，并对岩石微地震事件进行了震源反演以及结果的分析解释。
　　大顶山矿区内的微地震信号可分为三大类:噪音信号、爆破信号、岩石破裂信号。其中，噪音信号主要由机械运行、电的干扰、人为活动等行为产生，监测期间所采集信号的大部分均为噪音信号，但此类信号在波形、时频分析特性等方面有显著特点，易于区分;爆破信号波形受爆破参数、距离等影响明显，绝大部分爆破信号易于区分，个别与检波器距离较远、炸药量少的爆破事件的信号与岩石破裂信号相似，是信号识别的难点，有待进一步的研究;岩石破裂信号在波形、主频、时频分析图谱等方面与另两类信号存在差异，该类信号在不同检波器之间波形衰减不显著，波形持续时间大多在500ms左右，频率均在5～40Hz以内;波形能量随时间的增强以及衰减过程较爆破信号缓慢。
　　通过在微地震连续监测试验之前的井下小折射试验，测得监测巷道底板的破碎带厚度约为1.4～1.9m，为相同岩性下的巷道围岩松动圈范围提供了估算值，也验证了微地震监测技术在泸沽铁矿运用的可行性，为后续的微地震监测工作做好了准备。
　　在通过对微地震监测数据分析处理发现，围岩的应力调整具动态性和迟滞性;监测期间，测区内围岩总体上呈相对稳定状态，巷道围岩不会发生较大的变形，而局部围岩应力在受到采矿作业扰动后在逐渐趋于平衡状态;矿区日常作业特别是大爆破作业是围岩应力变化的主要影响因素，但爆破地点与微地震高频信号事件的发生地点以及围岩破坏位置并不一定具有对应关系。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究历史与现状

1．2．1 微地震技术的应用研究

1．2．2 微地震监测系统的软、硬件

1．2．3 微地震信号分析的研究

1．3 本文研究内容与方法

2 微地震监测技术原理

2．1 岩石声发射和微地震

2．1．1 微地震概述

2．1．2 微地震的力学机理

2．2 弹性波的传播理论

2．2．1 在不同介质中的传播

2．2．2 弹性波的传播速度

2．3 微地震事件的定位机理

2．3．1 微地震定位方法类型

2．3．2 基本定位方法和原理

2．4 微地震信号处理流程

2．5 本章小结

3 微地震信号的识别与时频分析

3．1 微地震信号识别方法

3．2 时频分析理论

3．2．1 傅里叶变换

3．2．2 短时Fourier变换

3．3 微地震信号时频分析的数值模拟

3．4 本章小结

4 泸沽铁矿微地震监测应用

4．1 微地震监测系统安装

4．1．1 微地震监测系统简介

4．1．2 台网布置位置概况

4．1．3 检波器的安装

4．2 矿区工程地质概况

4．3 现场小折射试验

4．3．1 折射波法的测试原理

4．3．2 现场小折射试验

4．4 各类震动信号的识别

4．4．1 爆破信号

4．4．2 噪音信号

4．4．3 岩石破裂信号

4．4．4 周期-频度谱分析

4．5 微地震数据的处理与解释

4．5．1 微地震监测概况

4．5．2 微地震波的类型与分析

4．5．3 震源反演

4．4．4 结果分析与解释

4．6 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与科研项目