井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型

摘要

本发明公开了井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型，包括如下步骤：提出倍比这一概念，使得微震参数可以随井下不同区域、不同矿柱自身的微震活动性的水平进行动态变化，确保微震参数对不同区域、不同矿柱具有较高的准确率；采用矿柱宽高比、矿柱岩体质量Q值与矿柱自身微震历史活跃程度三个因素对井下矿柱进行分区分级，对处于不同分区分级结果的矿柱，确定有差别的微震预警值；所采用的用于预警的微震参数有微震事件率倍比、微震事件能率倍比、微震事件空间簇群密度、微震事件聚集度与b值，使得用于预警的参数具有最大程度的完备性。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山岩石声发射与微震监测技术领域，特别涉及井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型。

背景技术

在对矿山硬岩的稳定性进行监测与评判的众多力学量与物理量中，岩石材料破裂产生的微弱地震波是最敏感与最有效的。

在金属矿山，矿柱所占的资源一般占矿山储量资源的40％左右，随着目前采矿技术与装备的进步，这些矿柱资源中也仅有50％左右能得到回收利用，而约20％的矿山储量资源最后永久损失了。因此，在最大限度回收有限资源时，对矿柱的力学稳定性进行准确的监测与评判是一个重要的技术环节。

井下不同矿柱自身工程技术条件不一样、所处地质力学环境不一样，因此在采用微震参数对矿柱力学稳定性进行评判时，预警值的设定也是不一样的，如果用同一个预警值来对井下所有矿柱的稳定性进行评判，则必然会具有较低的预警成功率与较高的漏报率。

发明内容

本发明的目的在于提供井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型，采用微震监测技术手段，从岩石破裂产生的微弱地震波这一物理量作为切入点，使得微震参数可以随井下不同区域、不同矿柱自身的微震活动性的水平进行动态变化，确保了微震参数对不同区域、不同矿柱具有较高的准确率，使得用于预警的参数具有最大程度的完备性，可以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型，包括如下步骤：

步骤1：提出倍比这一概念，使得微震参数可以随井下不同区域、不同矿柱自身的微震活动性的水平进行动态变化，确保微震参数对不同区域、不同矿柱具有较高的准确率；

步骤2：采用矿柱宽高比、矿柱岩体质量Q值与矿柱自身微震历史活跃程度三个因素对井下矿柱进行分区分级，对处于不同分区分级结果的矿柱，确定有差别的微震预警值；

步骤3：所采用的用于预警的微震参数有微震事件率倍比、微震事件能率倍比、微震事件空间簇群密度、微震事件聚集度与b值，使得用于预警的参数具有最大程度的完备性。

进一步地，包括微震事件率倍比、微震事件能率倍比、微震事件空间簇群密度、微震事件聚集度和b值五种微震参数，其中，五种微震参数包括表征矿柱破裂的微震活动性的时间域、空间域与能量分形域上的活跃度。

进一步地，关于微震参数有微震事件率倍比和微震事件能率倍比，设硬岩矿柱稳定性处于正常水平时的微震事件率均值为C

进一步地，微震参数有微震事件率倍比和微震事件能率倍比使得对于井下不同区域的矿柱，其微震事件率与能率的预警值是一个根据实际情况处于不断变化的量，解决了同一个预警值用于整个井下区域所造成的预警低成功率和高漏报率。

进一步地，井下矿柱通过矿柱宽高比、矿柱Q值和矿柱微震历史活跃程度三个因素分区分级。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先提出了倍比这一概念，使得微震参数可以随井下不同区域、不同矿柱自身的微震活动性的水平进行动态变化，确保微震参数对不同区域、不同矿柱具有较高的准确率；其次，采用矿柱宽高比、矿柱岩体质量Q值与矿柱自身微震历史活跃程度三个因素对井下矿柱进行分区分级，对处于不同分区分级结果的矿柱，确定有差别的微震预警值；最后，所采用的用于预警的微震参数有微震事件率倍比、微震事件能率倍比、微震事件空间簇群密度、微震事件聚集度与b值，使得用于预警的参数具有最大程度的完备性。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

井下硬岩矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型，该预警模型采用的多种微震参数有五个，分别为(1)微震事件率倍比；(2)微震事件能率倍比；(3)微震事件空间簇群密度；(4)微震事件聚集度；(5)b值。上述五种参数涵盖了表征矿柱破裂的微震活动性的时间域、空间域与能量分形域上的活跃度，上述微震参数的值越大，则表示矿柱破裂的微震活动性越强，其包括如下步骤：

步骤1：提出倍比这一概念，使得微震参数可以随井下不同区域、不同矿柱自身的微震活动性的水平进行动态变化，确保微震参数对不同区域、不同矿柱具有较高的准确率；

步骤2：采用矿柱宽高比、矿柱岩体质量Q值与矿柱自身微震历史活跃程度三个因素对井下矿柱进行分区分级，对处于不同分区分级结果的矿柱，确定有差别的微震预警值；

步骤3：所采用的用于预警的微震参数有微震事件率倍比、微震事件能率倍比、微震事件空间簇群密度、微震事件聚集度与b值，使得用于预警的参数具有最大程度的完备性。

关于微震参数有微震事件率倍比和微震事件能率倍比，设硬岩矿柱稳定性处于正常水平时的微震事件率均值为C

微震参数有微震事件率倍比和微震事件能率倍比使得对于井下不同区域的矿柱，其微震事件率与能率的预警值是一个根据实际情况处于不断变化的量，解决同一个预警值用于整个井下区域所造成的预警低成功率和高漏报率。

由于矿柱的稳定性取决于以下多个因素：岩石物理力学性质、节理裂隙、开采深度、暴露面的倾角、上覆岩层作用在矿柱上的力、矿柱几何形状等，而每一个矿柱的上述参数是不尽相同的，因此处于不同安全级别的矿柱在失稳前的微震活动水平也是不尽相同的，用同一个预警值来判断井下所有矿柱是否失稳是不准确的，为了提高预警准确率与降低漏报率，需要针对处于不同安全级别的矿柱，研究预警值的分区分级。

确定以下三个因素对井下矿柱进行分区分级：

(1)矿柱宽高比，即矿柱宽度(或直径)与高度的比值，该值越大，则越有利于矿柱的稳定；

(2)矿柱Q值：

式(2)中包含了岩体完整性的RQD、节理组数Jn、节理面粗糙度Jr、节理面蚀变程度Ja、裂隙水影响因素Jw以及地应力影响因素SRF等五个因素。

(3)矿柱微震历史活跃程度。

根据以上三个因素，对井下所有矿柱的稳定性分级划分标准见表1所示。

表1矿柱稳定性安全分级标准

基于多金属矿长期的微震监测、分析与统计的结果，建立了适合于多金属矿的矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型，见表2所示。

表2矿柱稳定性评判的多种微震参数分区分级预警模型

在实际监测预警中，当监测结果有至少一个微震参数的值超过上述预警值，即发出相对应级别的预警信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。