微震監(jiān)測技術在地下工程中的應用

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1、微震監(jiān)測技術在地下工程中的應用時間:2013-06-0621:32來源:未知?作者:監(jiān)測人?點擊:30次微震監(jiān)測技術是一種高科技信息化的地下工程動力監(jiān)測技術。隨著設備硬件技術、信號處理技術和數(shù)字化技術的快速發(fā)展，微震監(jiān)測技術的應用在國際上也越來越多，目前國內出現(xiàn)了對該技術的應用研究熱。本文介紹了微震技術的特點及微震技術在地下工程安全監(jiān)測中的作用。　摘要：微震監(jiān)測技術是一種高科技信息化的地下工程動力監(jiān)測技術。隨著設備硬件技術、信號處理技術和數(shù)字化技術的快速發(fā)展，微震監(jiān)測技術的應用在國際上也越來越多，目前國內出現(xiàn)了對該技術的應用研究熱。本文介紹了微震技術的特點及微震技術在地下工程安全監(jiān)測中的

2、作用。根據(jù)微震監(jiān)測技術在國內外的應用，概括了該技術在地下工程安全監(jiān)測和防災減災監(jiān)測的若干方面的應用。?0?引言微地震監(jiān)測技術(MicroseismicMonitoringTechnique，簡稱MS)基于聲發(fā)射學和地震學，現(xiàn)已發(fā)展成為一種新型的高科技監(jiān)控技術。它是通過觀測、分析生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的微小地震事件，來監(jiān)測其對生產(chǎn)活動的影響、效果及地下狀態(tài)的地球物理技術。當?shù)叵聨r石由于人為因素或自然因素發(fā)生破裂、移動時，產(chǎn)生一種微弱的地震波向周圍傳播，通過在破裂區(qū)周圍的空間內布置多組檢波器并實時采集微震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，采用震動定位原理，可確定破裂發(fā)生的位置，并在三維空間上顯示出來。1?微震監(jiān)

3、測在工程中的應用歷史[2]微地震監(jiān)測技術在地下工程中的應用最早始于上世紀初的南非約翰內斯堡地區(qū)的金礦開采誘發(fā)的地震監(jiān)測。南非對微地震的早期監(jiān)測是采用常用的地震監(jiān)測儀器，20多年后，60年代大規(guī)模的礦山微震研究在南非各主要金礦山展開，并隨之在l970-1980年代以來各采金礦山先后建立了礦山微震監(jiān)測臺站。到上世紀中葉，在波蘭、美國、前蘇聯(lián)、加拿大等采礦大國都先后開展了礦山地震研究，且隨著電子技術和信號處理技術的發(fā)展，多通道的微地震監(jiān)測技術也開始得到應用，最突出的有以美國斯波坎的Electrolab公司為代表研制和生產(chǎn)多通道微震監(jiān)測技術和設備，并在美國的金屬礦山得到應用，微震監(jiān)測技術在非礦山

4、行業(yè)之外的核能、地下油氣存儲庫、地下隧道工程等領域也得到應用，如加拿大原子能地下實驗室就采用了微震監(jiān)測系統(tǒng)口。近年來，利用微震監(jiān)測技術進行地下災害救助等方面，也得到應用。在上個世紀90年代以前，微震監(jiān)測設備大都是模擬信號型的；90年代開始，全數(shù)字型微震監(jiān)測技術和設備開始得到廣泛的應用。由于全數(shù)字型微震監(jiān)測技術的出現(xiàn)，使得在大規(guī)模的信號存儲、計算機自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)的遠傳輸送、監(jiān)測定位的實時分析和信號分析處理的可視化成為可能。全數(shù)字技術的出現(xiàn)和發(fā)展，大大促進了微震監(jiān)測技術理論和應用的發(fā)展，開創(chuàng)了微震監(jiān)測技術理論和應用研究的新局面。我國在上世紀的80年代中期開始微地震方面的研究工作。1986年，

5、由煤炭部和國家地震局等相關單位牽頭在北京的門頭溝煤礦開始了微震監(jiān)測方面的研究，利用由波蘭引進的一套模擬信號8通道微震監(jiān)測系統(tǒng)(SYLOK)，對采煤區(qū)的微地震進行監(jiān)測研究，這也是我國首次開展礦山(地下)多通道微震監(jiān)測技術研究。2000年前后，澳大利亞聯(lián)邦科學院探采所與山東煤田地調局等單位合作在興隆莊煤礦開展了為期2年的礦震監(jiān)測研究工作。2000年汕頭市液化氣庫建立了我國第一套24通道全數(shù)字型多通道微震監(jiān)測系統(tǒng)，這也是我國在礦山行業(yè)之外的地下工程領域的第一套多通道微震監(jiān)測系統(tǒng)。2?微震監(jiān)測技術的原理2．1?微震監(jiān)測技術的原理微震是指在受外力作用以及溫度等的影響下，巖體等材料中的一個或多個局域

6、源以順態(tài)彈性波的形式迅速釋放其能量的過程，微震起源于材料中的裂紋(斷層)、巖層中界面的破壞、基體或夾雜物的斷裂。采用微震監(jiān)測儀器來采集、記錄和分析微震信號，并據(jù)此來推斷和分析震源特征的技術稱為微震監(jiān)測技術。微震監(jiān)測技術是在地震監(jiān)測技術的基礎上發(fā)展起來的，它在原理上與地震監(jiān)測、聲發(fā)射監(jiān)測技術相同，是基于巖體受力破壞過程中破裂的聲、能原理。從頻率范圍可以看出地震、微震與聲發(fā)射之間的關系[3]。本文所指的微震監(jiān)測是被動監(jiān)測，它是指在無需人為激勵的情況下，通過接收傳感器直接監(jiān)測巖體結構在外荷載(力和溫度等)作用下產(chǎn)生破裂(微破裂)過程時所釋放的彈性波。也就是說，微震監(jiān)測系統(tǒng)只需要接收傳感器(或拾

7、震器)和數(shù)據(jù)采集儀，不需要發(fā)射傳感器或人工產(chǎn)生震源。它是以監(jiān)測地下巖體和混凝土結構破裂過程為對象，采集破裂釋放的微地震波信號，再通過對震源信號的處理分析來評價地下結構的穩(wěn)定性和安全狀況。2．2微震監(jiān)測技術的作用微震監(jiān)測技術在地下工程中的作用是多方面的，概括起來包括監(jiān)測巖爆和礦震，應力集中與重分配，巖體大冒落，邊坡破壞，為地下結構設計提供參數(shù)和優(yōu)化地下工程設計與施工，災害定位監(jiān)測、預報和災害預警，地下災害安全救助，檢測工程(如大體積混