1、专题部分xx大学20xx届本科生毕业设计（论文） 第147页常村煤矿矿震时空分布规律分析研究蔡明华xx大学矿业工程学院 江苏 徐州 221116摘 要：目前冲击矿压是常村矿最大的灾害，本文以常村矿2115掘进工作面与2120综采工作面为背景，进行了采掘过程中矿震规律的研究，通过观测数据收集与处理，得出了该矿矿震在时间与空间的分布规律。这为矿井采掘工作面的安全生产提供了技术支撑。关键词：常村矿；影响因素；冲击矿压；矿震规律Abstract: Currently the earthquake is the most problem for Changcun coal. this study too
2、k 2115 Heading Face with 2120 mechanized mining faceof Changcun coal mineas as background, conducted the Mine earthquakein time and space, which had provided technical support for the safe production of mines mining faceKeywords: Changcun coal; Influencing factors; mine earthquake; The law of mine e
3、arthquake1常村煤矿地质及开采概况矿区地表多为第四系黄土所覆盖。地面高程415580 m，地形切割较强烈，属豫西低山丘陵区；地形走向呈东西，分水岭处于中南部，分水岭以南，地形呈较缓的波状起伏，最低标高415 m，相对高差2050 m，发育有马沟、马连洼沟、坡头南沟、任家沟、宋沟等冲沟，由西北向东南汇入洛河，这些沟谷纵坡长，沟身长；分水岭以北地形相对复杂，发育有香山庙沟、常村南沟、土桥沟、湾子沟、城村南沟、孙家沟等，大致呈南北向深切的V字形沟谷把地表径流汇入南涧河。常村井田位于河南省义马市东南部，地理坐标为：东经1115301115652，北纬34405734432。井田边界：东部自上而
4、下内煤层沉缺边界，一五盘区下山煤柱外推200 m为界，西至F8断层；浅部（北部）自西向东为小煤窑采空区、2-1煤露头、2-3煤露头，F3断层上盘与2-3煤断煤交线、2-3煤层露头为界，深部（南部）自西向东为跃进矿与常村煤矿为边界、F16断层下盘与2-3煤断煤交线。井田面积为13.63 km2。图1-1为常村煤矿开拓工程示意图。图1-1 常村煤矿开拓工程示意图21采区为常村煤矿的主力采区，该采区位于110大巷以下，东至23采区断层带，西到F3断层。走向长21413226 m，倾斜长1438 m，可采面积3.9 km2。该区所采煤层为2-1煤和2-3煤，煤层沿1806钻孔、1705钻孔东50 m、
5、2钻孔东90 m连线为界，以西煤层分叉为2-1煤和2-3煤，以东合并为一层，合并后统称为2-3煤。2-1煤全厚05.54 m，平均厚度3.05 m，2-3煤全厚021.50 m，平均厚度5.63 m。煤层结构较为复杂，含夹矸38层，煤层上半部煤层中含矸少，煤质较好，下半部煤层中含矸多，煤质较差。区内开采煤层标高+143.7-140 m，开采深度410656 m，地层基本形态为一单斜构造，产状平缓，煤层走向105135，倾向SW，倾角816，一般为10.5。主要断层及顶底板情况：F16逆断层：为一区域性逆冲断层，发育于井田东南部，井田内延展长度大于5000 m，走向近东西，倾向160170，倾角
6、一般为1535。该断层断距大，落差50450 m、水平错距1201080 m，自东向西水平断距和落差有逐渐增大趋势，在剖面上与一组4560的派生逆断层构成“入”字型构造，断裂面在剖面或平面上皆表现出显著的波状起伏。F16-1逆断层：平面上位于F16之南，剖面上位于F16之上、向深部归并于F16，为F16分支断裂，井田内延展长度大于4000 m；走向，倾向同于F16、倾角2060，落差自14线的100 m左右向东逐渐减小，至5线尖灭；在6线剖面因分岔合并形成构造透镜体。该断层为8孔穿过，落差依据地层重复推定，基本可靠。F3正断层：斜切于井田中西部，沿2101II-0号孔延展，井田内长度大于540
7、0 m，据二水平下山实测产状为17075-80，落差在16线剖面推定为200 m，二水平下山为140 m，向西南渐小，至F8附近尖灭。煤层直接顶为泥岩，厚度1645 m；老顶以砾岩、细砂岩、泥岩互层为主，具透水性。煤层直接底为炭质泥岩厚0.56.0 m，煤层硬度1.52.0。图1-2 综合柱状图2 微震监测系统综述2.1微震监测系统的优点SOS微震监测系统采用1Hz 600Hz带嵌入式信号传输模块的震动速度型矿震测量探头，采用独立的干线式数据传输系统，进行双向控制传输。可实现测量探头工作状态的远程监控和调试。仪器本身抗干扰性能强，仪器运行稳定可靠，能实现自动滤波，对干扰信号进行过滤除噪，自动筛
8、选出有效信号。实现监测信息的数字化收集、传输、整理，监测结果准确。仪器为区域性监测方法，监测范围广，能实现整个井田范围内全方位、多层位连续监测，定位精度高，误差小。井上下空间布置时，定位误差水平小于20m，垂直小于50m，能量100J。全部井下布置时，定位误差水平小于20m，垂直小于70m，能量100J。通过矿震信号完全波形的分析，确定出每次震动的震动类型、发生力源及能量，对矿井冲击矿压危险程度进行评价，可以大大降低煤矿的冲击矿压灾害损失，产生巨大的经济效益和社会效益。其研究和现场应用实施成果必将对煤矿冲击矿压等动力灾害防治等方面带来有益的借鉴作用，经济和社会效益巨大。2.2SOS微震监测系统
9、概况波兰SOS微震监测仪是波兰矿山研究总院采矿地震研究所设计制造的新一代微震监测仪。采矿地震研究所八十年代开发了第一代数字微震监测仪LKZ，九十年代开发了新一代的发展为ASI数字化微震监测仪，目前已经更新为WINDOWS-XP下的SOS微震监测仪。该仪器已在波兰大多数矿井安装并用于冲击矿压危险的监测预报工作。2.2.1设备组成及用途该微震监测仪主要由井下和地面安装的16个DLM 2001检波测量探头（由拾震、磁变电信号转换处理、信号放大增益、发射等部分组成）、地面安装的16通道DLMSO信号采集站（由向DLM2001检波测量探头供电部分和信号接收、整流、滤波、光电转化、信号放大增益、A/D转化
10、等部分组成）和AS1信号记录器（由信号接收、A/D转化、控制部分等组成）等组成，他们相互配合形成一个整体进行工作。1）硬件部分（1）井下部分：DLM2001检波测量探头（由拾震、磁变电信号转换处理、信号放大增益、发射等部分组成），通过井下的电话线，由井上对其供电，并将信号传到地面。DLM2001检波测量探头垂直安装在底板1m以上长的锚杆上，便于施工、维护和移动。（2）井上部分包括：DLMSO信号采集站（由向DLM2001检波测量探头供电部分和信号接收、整流、滤波、光电转化、信号放大增益、A/D转化等部分组成）、AS1信号记录器（信号接收、A/D转化、控制部分等组成）及中心计算机等组成。整个仪器
11、，包括GPS时钟、信号传输与拾震器检测等均通过中心计算机控制。DLMSO信号采集站用来采集DLM2001检波测量探头传过来的信号并向DLM2001检波测量探头供电。AS1信号记录器将矿震信号转换成数字信号。2）软件部分（1）软件部分：SOS微震监测仪的软件由“MULTILOK” 和 “SEISGRAM” 组成。“SEISGRAM” 软件来完成有用（震动）信号的提取、微震信号的可视化及其分析、波群的分离和筛选等等。“MULTILOK”软件完成包括三维定位、能量大小等所有关于岩体震动参数的计算。2.2.2工作原理AS-1 Sejsgram记录仪是基于内嵌入有16通道A/D转换卡的IBM PC计算机
12、而设计的。记录仪用于记录地表的震动，并已经设计应用于煤矿地震监测网络中；它的使用有助于矿山地震站和冲击矿压防治部门对冲击矿压危险状态进行分析和评估。尽管它可以独立工作，但通常是通过地面局域网与另一台PC计算机连接使用；该设备能连续、自动探测、采集和记录从DLM-SO采集站采集到的地震数据。根据矿山震动监测的要求，AS-1 Seisgram记录仪是32输入通道，并与2套DLM-SO信号采集站连接，可使用32 个DLM 2001检波测量探头进行地震记录与分析。AS-1 Sejsgram记录仪的供电电源为220V 交流电。 1套DLM-SO采集站通过与16 个DLM 2001检波测量探头配合共同工作
13、，采集站将本质安全型信号和非本质安全型信号隔离。测量探头里的电流调制信号通过矿井电缆传输进入采集站。在采集站内，通过运算放大器和两个传输器将从各个DLM 2001 检波测量探头检测到的信号准确复制，并转换为相应的电压信号。传输线中的电流大小由安装在采集器前端的2色发光二极管控制。检波电路中的各电压信号进一步传输到滤波器中滤波处理，这样，信号的幅频响应（即频带宽度、信号水平）便可确定。信号适当处理后，进一步经过输出放大电路，通过电路板上不同联接位置选择x1, x2, x5, x10放大倍数进行信号放大。主要电缆噪音可通过有可控开关的50Hz带通滤波器消除。一套DLM-SO采集站的供电电源为220
14、V 交流电，采集站经电缆分别向每个DLM 2001检波测量探头提供42V本质安全电源。16个DLM 2001检波测量探头中，每个DLM 2001探头分别通过避雷设备串联连接到DLM-SO采集站上。每个DLM 2001检波测量探头与DLM-SO采集站之间的最大距离为10km。2.2.3产品的功能SOS微震监测仪能够监测矿山井下开采引起的冲击矿压及微震事件并提供以下功能：（1） 即时、连续、自动收集震动信息记录并进行滤波处理；（2） 自动生成震动信号图；（3） 定期打包保存震动记录信息；（4） 历史震动信息查看；（5） 手动（自动）捡取通道信息进行震源定位并可显示震源在图上的位置；（6） 自动计算
15、震动能量；（7） 震动图形的保存；（8） 地震检波器参数的输入和修改；（9） 设置微震事件的传输方式；（10） 确定岩层中震动的传播速度，大大提高了定位精度；（11） 采用单纯形法则、鲍威尔法则和戴维森弗莱彻鲍威尔（DFP）法则等极大极小运算法则，大大提高了震动定位坐标的准确度。所有的震源定位点、能量和计算问题可显示在矿图中，矿图能够放大和平移方便观察震动源点，并可以文件的方式打印出来。（12） 输出相关震动记录报告；2.2.4产品的技术参数- 传输通道个数- 16通道（标准）- 传感器 - 安装在锚杆上的DLM-2001检波测量探头 - 拾震器灵敏度：- 5015000 mAs/m- 频带宽度- 0.8250Hz- 信号传输形式- 电流型- 非线形误差- 95%- 记录和处理的动态范围- 110dB- 信号线电压等级- 直流42 V- 信号传输距离 矿井电话线回路电阻880W时，传输距离10 km；传输导线间电阻1MW。 传输线与地间的绝缘电阻2 MW。- 定位精确度- 井上下空间合理布置传感器后 20m (X,Y), 30m (Z)；- 井下合理布置传感器后 20m (X,Y),
