微震監(jiān)測技術(shù)在地下工程中的應(yīng)用

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1、微震監(jiān)測技術(shù)在地下工程中的應(yīng)用時(shí)間:2013-06-0621:32來源:未知?作者:監(jiān)測人?點(diǎn)擊:30次微震監(jiān)測技術(shù)是一種高科技信息化的地下工程動力監(jiān)測技術(shù)。隨著設(shè)備硬件技術(shù)、信號處理技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，微震監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用在國際上也越來越多，目前國內(nèi)出現(xiàn)了對該技術(shù)的應(yīng)用研究熱。本文介紹了微震技術(shù)的特點(diǎn)及微震技術(shù)在地下工程安全監(jiān)測中的作用?！≌何⒄鸨O(jiān)測技術(shù)是一種高科技信息化的地下工程動力監(jiān)測技術(shù)。隨著設(shè)備硬件技術(shù)、信號處理技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，微震監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用在國際上也越來越多，目前國內(nèi)出現(xiàn)了對該技術(shù)的應(yīng)用研究熱。本文介紹了微震技術(shù)的特點(diǎn)及微震技術(shù)在地下工

2、程安全監(jiān)測中的作用。根據(jù)微震監(jiān)測技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用，概括了該技術(shù)在地下工程安全監(jiān)測和防災(zāi)減災(zāi)監(jiān)測的若干方面的應(yīng)用。?0?引言微地震監(jiān)測技術(shù)(MicroseismicMonitoringTechnique，簡稱MS)基于聲發(fā)射學(xué)和地震學(xué)，現(xiàn)已發(fā)展成為一種新型的高科技監(jiān)控技術(shù)。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(shù)。當(dāng)?shù)叵聨r石由于人為因素或自然因素發(fā)生破裂、移動時(shí)，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(nèi)布置多組檢波器并實(shí)時(shí)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

3、維空間上顯示出來。1?微震監(jiān)測在工程中的應(yīng)用歷史[2]微地震監(jiān)測技術(shù)在地下工程中的應(yīng)用最早始于上世紀(jì)初的南非約翰內(nèi)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(jì)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(shù)和信號處理技術(shù)的發(fā)展，多通道的微地震監(jiān)測技術(shù)也開始得到應(yīng)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(shù)和設(shè)備，并在美

4、國的金屬礦山得到應(yīng)用，微震監(jiān)測技術(shù)在非礦山行業(yè)之外的核能、地下油氣存儲庫、地下隧道工程等領(lǐng)域也得到應(yīng)用，如加拿大原子能地下實(shí)驗(yàn)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(shù)進(jìn)行地下災(zāi)害救助等方面，也得到應(yīng)用。在上個(gè)世紀(jì)90年代以前，微震監(jiān)測設(shè)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(shù)和設(shè)備開始得到廣泛的應(yīng)用。由于全數(shù)字型微震監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)，使得在大規(guī)模的信號存儲、計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳輸送、監(jiān)測定位的實(shí)時(shí)分析和信號分析處理的可視化成為可能。全數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，大大促進(jìn)了微震監(jiān)測技術(shù)理論和應(yīng)用的發(fā)展，開創(chuàng)了微震監(jiān)測技術(shù)理論和應(yīng)用研究的新局面。我國在上

5、世紀(jì)的80年代中期開始微地震方面的研究工作。1986年，由煤炭部和國家地震局等相關(guān)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(jìn)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(jìn)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(shù)研究。2000年前后，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院探采所與山東煤田地調(diào)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(lǐng)域的第一套多通道微震監(jiān)測系統(tǒng)。2?微震監(jiān)測技術(shù)的原理2．1?微震監(jiān)測技術(shù)的原

6、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(gè)或多個(gè)局域源以順態(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(shù)稱為微震監(jiān)測技術(shù)。微震監(jiān)測技術(shù)是在地震監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)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(guān)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(lì)的情況下，通過接收傳感器直接監(jiān)測巖體結(jié)構(gòu)在外荷載(力和溫度等)作用下

7、產(chǎn)生破裂(微破裂)過程時(shí)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(jié)構(gòu)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(jià)地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全狀況。2．2微震監(jiān)測技術(shù)的作用微震監(jiān)測技術(shù)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(yīng)力集中與重分配，巖體大冒落，邊坡破壞，為地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參數(shù)和優(yōu)化地下工程設(shè)計(jì)與施工，災(zāi)害定位監(jiān)測、預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警，地下災(zāi)害安全救助，檢測工程(如大體積混