基于McSEISMTNE矿山微震监测与分析系统设计的开发与实现.docx

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1、中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）中文题目：基于McSElS-MT NEO微震监测仪的微震监测系统设计英文题目：Microseismic monitoring system design ofMcSEIS-MT NEO microseismic monitoring instrument随着开采深度的增加，冲击地压已成为威胁我国煤矿安全生产的主要因素之一。对于深井矿山的冲击地压引起的微震问题，采用微震监测是目前国外广泛应用于深井矿山安全监测的基本技术手段。微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。本文描述了基于McSEIS-MT NEO微震监测仪的微地震监测系统的组成、工作

2、原理、台网布置以及监测信息处理。同时对国家级微震监测网的布设进行了初步研究。关键词：矿山微震；冲击矿压；矿井灾害；微震监测系统;ABSTRACTDue to the development of mining depth, impact pressure has become oneof the main factors which menace safety production in coal mines. To themicroseismic problem in the deep mine from the rock burst, the microseismicmonitoring

3、is to used to monitor the deep mine, which has been accepted as thebasic means to monitor deep mine safety. Microseismic monitoring technologyis a high-tech and informationized dynamic monitoring technology forunderground engineering.The paper describes the composition, principle and networking of t

4、hemicroseismic monitoring system by McSEIS-MT NEO microseismicmonitoring instrument, and processing of data monitored. At the same time,studied the microseismic monitoring network at the national level.Key words ： Micro-seismic； Rock burst； Mine disaster； Microseismic monitoringsystem；1绪论11.1 研究意义11

5、.2 课题的主要内容22冲击地压微震监测基础32.1 矿震和冲击矿压概述32.1.1 矿震概念及分类32.1.2 冲击矿压概念及分类32.2 国内外冲击地压微震监测研究现状42.2.1 冲击地压机理研究现状42.2.2 冲击地压监测研究现状5223冲击地压防治研究现状62.3 存在问题及发展方向63基于MCSEIS-MT NEO微震监测仪的矿山微震监测方案73.1 矿区级监测网布置方案73.1.1 MCS日S-MT NEO微震监测仪介绍73.1.2 数据远程传输接口介绍93.1.3 系统结构123.1.4 监测网络布设区域及选点133.2 工作原理143.2.1 系统工作原理143.2.2 波

6、速测定原理153.2.3 震源定位原理及误差分析173.3 微震监测数据处理193.3.1 MCSEIS-MT NEO微震监测仪内部数据存储方式193.3.2 MTN文件格式详解203.3.3 微震数据处理简述223.4 总结234全国监测网方案设计234.1 微震监测网概述244.2 矿区级微震监测中心设计254.3 地区级微震监测中心设计254.3.1 矿区级-地区级监测中心工作方式264.3.2 地区级微震监测中心主要功能264.4 国家级微震监测中心设计274.4.1 国家级微震监测中心274.4.2 地区级国家级监测中心工作方式284.4.3 国家级微震监测中心专家会诊机制295结论

7、与展望305.1 主要结论305.2 不足与展望30参考文献32致 谢33客户反馈及时反馈就好啦就很烦了1绪论1.1 研究意义煤炭是我国的基础能源，在我国一次能源构成中约占70%左右。国家能源中长期发展规划纲要（20042020年）中明确提出“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”目标。2012年我国煤炭产量达到36.6亿吨，预计2013年国内煤炭产量能够保持5%以上的增长，为了满足国民经济高速增长的需求，今后相当长的时期内必须保证煤炭的高产稳产和安全开采。我国煤矿每年开采深度以1015米的速度增加，许多煤矿已开采到1000米以下的深部煤层，如新汶矿业集团、徐州矿业集团

8、等。大量的金属与有色金属矿山也已转入深部开采，如金川矿区已开采到1250米以下。随着矿山开采深度的增加，冲击地压问题日益严重。我国有冲击地压的煤矿矿井超过80个，其中冲击地压较为严重的有新汶矿业集团的华丰煤矿，京煤集团的木城涧煤矿，华亭煤业集团的华亭煤矿，开滦集团公司的唐山煤矿，抚顺煤业公司的老虎台煤矿等。因为冲击地压造成的人员伤亡和财产损失也在逐年增加。据统计，山东省从1996年至2005年3月份,先后有13处煤矿发生冲击地压灾害，发生破坏性冲击地压353次，死亡28人，重伤65人，摧毁巷道8000余米。与浅部岩体相比，深部岩体表现出以冲击矿压、矿震、突水、顶板大面积垮落为代表的煤矿灾害事故

9、，其中冲击矿压作为采矿活动诱发的破坏性矿震，以其突然、急剧、猛烈的破坏特征严重威胁着矿山的安全生产，并给我国煤矿造成了巨大的经济损失和人员伤亡。许多原来没有发生过冲击矿压的矿井，现在也开始发生；原来发生过冲击矿压的矿井，现在冲击矿压致灾的强度越来越大，频率越来越高。较强的冲击矿压或矿震还会引起地面的强烈震感而导致建筑物的破坏，对于高瓦斯矿井，冲击矿压或矿震还有可能诱发煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸以及顶板突水等重特大恶性事故,使冲击矿压的危害更显现突出。为了解决日益严峻的冲击矿压形势，国际上较常用的手段是采用微震监测系统，由于微震监测系统采用精确的微震监测仪器，可以保证有较高的精度，广泛应用于国外的许

10、多金属矿山，比如在南非、美国、加拿大、俄罗斯、波兰和澳大利亚等国的地下金属矿都使用了微震监测系统。然而我国的冲击地压监测仍处在初期阶段，因此在我国地下矿山建立一个冲击地压的评价、监测、预测、治理、管理的综合管理系统，是非常迫切的任务。所以在矿井掘进过程中建立微震监测系统非常有必要，为防治冲击灾害的发生建立一个全矿井冲击地压的评价、早期监测、预测预报体系，从而为系统减少冲击灾害的发生提供技术保障，最终建立起本质安全性矿井。1.2 课题的主要内容1、基于McS日S-MT NEO型微震监测仪设计矿山微震监测系统；2、微震数据的实时传输及矿井级别的数据的快速可视化，为及时有效的进行微震分析和预测提供依

11、据，确保生产安全；3、进行国家级微震监测网的布设研究。2冲击地压微震监测基础2.1 矿震和冲击矿压概述2.1.1 矿震概念及分类矿震即矿山地震(Mining-induced seismicity),是矿山开采引起的地震活动。矿震是各类诱发地震中危害性最大的一种，直接关系到矿山的安全问题。矿震也是世界深层采矿作业中最难掌握的现象，世界上许多国家都开展了对矿震的研究。煤矿中的矿震主要是煤体内弹性能高度集中，超过了煤体强度而发生的。综合来看，矿震具有以下特征：(1)矿井顶板断裂、滑移失稳、地表塌陷、冲击矿压等由采矿活动直接造成的震动均属于矿震的范畴，其影响范围区域应靠近采矿活动区域；由采矿激活的断层

12、、褶曲等构造活动产生的震动也属于矿震，其发生位置可能远离开采区域，但是可能造成的显现位置通常为靠近开采区域的应力集中区。(2)破坏性矿震(造成冲击矿压)所需要的能量级别因开采和地质条件的变化而各不相同，但是震级越大的矿震，造成破坏性后果的可能性也越高。2.1.2 冲击矿压概念及分类冲击矿压(Rockburst)通常是指在一定条件的高地应力作用下，煤矿井巷或采煤工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象，常伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的破坏。冲击地压可以定义为：矿山井巷和采场

13、周围煤、岩体由于变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。简单的讲，冲击矿压就是煤岩体的突然破坏现象，发生前一般没有明显的宏观前兆，发生过程极为短暂，一般持续时间为10秒以内，而且在各种采矿和地质条件下均发生过冲击矿压。从本质上讲，冲击矿压属于灾害性矿震，体现了采动煤岩冲击破裂的震动效应。显然，矿震一词的覆盖面要远大于冲击矿压。开采区域内产生的矿震都是由于矿井开采活动造成的，不过不是每次矿震都会诱发冲击矿压，但没有一次冲击矿压不伴随着矿震的发生。发生冲击矿压的可能性和矿震能量有很大的关系，满足能量越大，发生冲击矿压的可能性就越大。研究表明，每个能量等级每年出现的震动次数是不同

14、的。能量级越高，震动出现的频率就越低，如能量在1X109J的震动就很少出现。能量级越低，震动出现的频率就越大。如能量在1X105J的震动每年就出现2150次。因此,冲击矿压是矿山震动的一种形式，矿山震动和冲击矿压的基本关系为：(1)冲击矿压是矿山震动的事件集合之一；(2)冲击矿压是岩体震动集合中的子集；(3)每一次冲击矿压的发生都与岩体震动有关，但并非每一次岩体震动都会引发冲击矿压。2.2 国内外冲击地压研究现状2.2.1 冲击地压机理研究现状(1)强度理论认为井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破裂，形成冲击地压。解放东路课时费老师打款回复了客户反馈及

15、时反馈就好啦就很烦了(2)刚度理论认为矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷系统(围岩)的刚度是产生冲击地压的必要条件。(3)能量理论认为当矿体一围岩系统在其力学平衡状态破裂时所释放的能量大于所消耗的能量时便发生冲击地压。(4)冲击倾向性理论用煤样动态破裂时间(Dt)、弹性能指数(WET)和冲击能量指数(KE)三项指标综合判别煤的冲击倾向性的试验方法和指标。(5) “三准则”机理模型。该模型认为：强度准则是煤体的破裂准则,而能量准则和冲击倾向性是突然破裂准则。三个准则若同时满足，才是发生冲击地压的充分必要条件【划。另外，近几年来，稳定性理论、突变理论和分形理论等非线性理论在冲击地压机理的研究中也取得了一定的进展。2.2.2冲击地压监测研究现状目前常用的冲击地压监测方法主要有：以钻屑法为主的岩石力学方法;以声发射、电磁辐射、微震监测为主的采矿地球物理方法；以综合指数法为主的经验类比分析方法等叫钻