1、附录A矿业工程师必备的能力框架 -矿山地震学南非共和国F. Essrich SiM 矿业顾问公司有限公司摘要：近十年来，献身于沙特矿业的矿业地震学家数量减少了。这就造就一批矿业工程师的需求。他们掌握了矿业地震学一定水平知识并能够替代先前矿业地震学家的位子。 同时，用于地震基本数据分析的软件的进步，已经通过提供机会给非专业人员完成多种形式的地震数据分析来增加这些必备条件。从事实来看，一个深层次的影响会产生。现在地震学服务与一些矿山脱节，把控制地震学合同（seismology contracts）和联系供应商的责任留给矿业工程部门。这在技术上已经有要求的领域里又给他们的角色增加了管理职能。这篇论文
2、以矿业工程师的新角色在地震活跃的矿山调查，提出一些关于能够提供必要知识技巧的训练内容。笔者这里介绍训练课程和与那些略述的关于南非的矿业工程顾问和一些矿井的内容。 1. 简介1.1 南非的矿山地震学90年代初，数字地震系统的发展和在容易岩层突裂的矿山放置的装置引起了地震数据的增殖和雇佣矿山地震学领域特殊人员。1996年，南非金矿处理地震系统内有24名地震学家。他们分析地震数据，并给主要岩石工程师、生产人员和矿山管理人员提供相关信息。矿山地震学家有广泛的定义：不考虑背景和正规培训，任何能够专责管理地震系统和/或分析和评价来自采矿作业的地震数据的人。除去两个社团的矿山地震学家， 其他矿山地震学家受雇
3、于矿山并被整合在矿山岩石结构部门。 考虑到岩石工程的地震学部分，这个机构已经从地震信息能够在部门里得到最佳运用以有利于矿山布线和支撑的设计。它忽视了这样一个事实, 地震学是地理学的一个组成部分。在美国，地震学被认为是地理学科的一部分。在德国和法国，它被认为是物理学的一部分。不是与岩石工程结合，矿山地震学家应该加入矿山勘查，然后必要时提供支持。这可能会提供更多的职业需求，在这一领域里挽留一些地震学家，并预防90年代后半期出现人员大批离去。 2001年中，AngloGold公司 (现 AngloGold-Ashanti) 已经失去了所有社团水平的矿山地震学家.离开的24名员工里，有 8人改变了工作
4、领域，4人离开了这个国家。 Gold Fields公司保留了6名专家中的3 名和1名社团水平的员工。那些离开矿山的人里，6人加入现有的或者创立自己的顾问公司。所有人现今至三年后来在经营。2004年中, 以矿山为基础的和受雇的地震学家有4 名，其中只有1名现今没有这样供职。 由于Harmony GM公司的需求，最近，个人参加顾问工作的数目已增至10人。 一般来说, 在这个领域里，顾问已经占据了服务商（service providers）的位子，他们经营地震网络，处理搜集的数据，并且分析和评估最容易岩层突裂的的矿山。在这种环境下， 矿山雇佣岩石工程师成为主要的地震学工作者。 他们负责为服务商控制合
5、同，而且运用专门的软件工具完成基本地震数据分析。这可以在地震数据说明期间近距离观察多种执行的功能。这些都需求资深的岩石工程人员，他们的责任包括与地震相关的任务。在这种环境下，岩石工程师必须进行四个显著的工作： 1）输入开矿计划：为防震建筑设计托架支柱；最佳的外观布置和采矿顺序；安置稳定柱的最佳位置和柱子规格。 2）支持系统的设计：评估岩层突裂信息，为动态负荷状态评估地面运动以推荐开掘支持模式 3) 风险识别: 地震的趋势和模式与其他学科的信息(地质、生产、发掘机械)关联，发现潜在危险的发展 4）合同管理：与供应商联系; 审查和审计; 质量控制和其他要求和地震服务商管理合同功能 第一、三点要求对
6、矿山地震问题基本了解和运用这些知识的能力. 为建设安全开采环境，地震学提供了相关问题的解释。岩石工程师必须能够充分理解和正确回答的问题.最后一点,如果有充足的地震数据质量和基本分析方法方面的充足知识可以核查评估供应商服务的多个方面。以下的内容不仅是对本质的考虑，而且，介绍了一些目前普通使用者能够接受的工具。1.2矿山地震:用户容易掌握并使用的工具：一些在南非矿山使用的分析地震数据的第一代以MS-WINDOWS为基础的软件代码在1993和1998年间获得发展。 一组AngloGold（后Anglo American）专家为矿山的瓦尔河业务开发seisdbs 。其目的是为数据库管理和数据分析收集原
7、始数据。SEISDBS使用的是从国际地震体系 (van derMerwe,1998)得来的数据。其他的一些以windows为平台的工具发源于为商业 PRISM体系操作的CSIR-Miningtek，为矿山开发的数字地震系统。和M&M系统一起，这些工具和ISS形成竞争。那时候这些工具的平台是Unix/Linux。 1998年地球科学委员会在比勒陀利亚发布了SeisHazMKijko et al, 1998。这是一个专门评估静态地震灾害的软件工具。这个软件能够和SIMRAC GAP517架构使用，可以在windows下运行。这个软件基于一个地区历史数据记录，能够计算最大期望量级（maximum e
8、xpected magnitude）和在不同量级区域内发生地震的可能性。 2000年以来， HAMERKOP科学服务公司提供了一系列程序。这些程序可解决一些特殊类型的分析问题（ Gutenberg-Richter分析，Energy-Moment分析和多种统计函数），并且可以对特定的网络布置（灵敏性，地址，精确性）建立运用模型。所有这些软件可在标准办公pc机上运行，系统要求比弹性岩体（elastic rock mass model ling packages）建设低 一般来说， ISS也可以为操作系统、数据处理和分析建立WINDOWS为基础的软件版本。目前的软件工具一般是用户界面友好的。因为这些
9、软件只需中等程度的培训，便可用于标准办公计算机软件。程序的使用使得非地震专家便可获得有用的分析结果。配合一些地理技术信息便可为岩石工程服务。这提供了他们要求的知识基础，能够适应相应的训练要求。1.3 程序地震数据通译：作为一个过程，地震数据通译把输入的特定数据转化为特定的输出数据。形式上，数据资料就像是离析器，适用于图像1上指示的二者之间。图1.地震数据通译过程（据Oakland, 2003改写）输入端（左）和输出端（右），相关回馈功能。任何与通译相关的人员需要熟悉输入和输出通译内核功能的内容的细节。软件工具和数据分析方法，地震监测系统监测的原始数据，演示通译的技巧和知识是与输入端紧密相关的事
10、项。在输出端，重点是要从原始数据提供信息给客户和南非矿山研究咨询委员会。手续必须保证良好的沟通，从需求出发和从原始信息得到足够的反馈。 客户需要有能力运用这些地震知识。 有一些教科书是关于矿山地震系统的软硬件内容，其中有名的的是Men decki（编辑，1997）。Gibowicz & Kijko (1994)超越了一般非地震学家要求讨论了地震失效机理的理论概念，震源量和弹性波传播。对岩石工程师来说，比详细的技术知识更重要的是对地震数据评估的理解过程。例如，原始数据在软件和方法作用下便可变成有用的信息，这就可以帮助解决那些与岩石相关的难题。使用网络供应商和那些数据分析评估给收件人传输地震信息的
11、合作对成功的地震冒险操作是必要的。客户回馈给在苏汝端口的负责核心过程和核心回馈信息的地震学家保证所有过程的持续更新和发展。岩石工程人员和生产人员需要按照信息形式和交流间隔明确表达他们的要求。 这个过程的内核需要能够阻止矿山信息输入（软件工具，方法，数据，技巧）以能够提供相应的信息。回馈能够持续的或者通过周期有计划的评价过程。苦湖占据最重要的地位，应该能够推动过程。2主要功能和职责介绍一个简化的模型来描述矿山地震领域的主要功能。我们集中一些能够对地震数据通译有帮助的特别的岩石工程文件，以一种对与合同管理和质量控制相关的管理责任描述得出结论。21奥斯卡 B jectives ystems OSCA
12、R开头字母是OS-控制-分析-减缩。或者，更广意来讲：目标监测、地震系统设计安装、数据收集、分析数据,风险规避。这五条集中说明了规避地震相关风险持续改进的环节中的主要方面。风险规避,最后的一条因素, 通过评估风险成功和随后的调节监测目标联系上第一条。例如， 一旦余震能够成功测取，就没有必要详细监测这一地区。资源能够集中监测其他地震能量喷发地区。那些希望能够掌握所有矿山地震学的岩石工程师，虽然得到有限的信息，但能够使用OSCAR模型作为记忆帮助。这解释了主要的步骤和矿山地震学里的主要功能性。2.1.1监测目标需要明确的阐明和有规律的回顾为了明确对煤矿检测的理想的结果,. 三方面需要被访问目的:哪
13、些方面必须要量化的地震,也就是参数和看看参数的 准确程度. 地区地震的经验,即是地震板块的分布和岩层断裂的情况? 如何达到目标的方法,可取的方法和实施监测计划的期限? 为了回答第一个问题,首先, 了解下面的知识很必要的：地震源类型*源参数*分析方法。第二个问题可以通过进行处理分析地震 发生区的地理分布解决。 除此别无他法。地震监测目的收集的数据分析可那些减少风险. 图2: OSCAR的循环周期：地震学应用发生的自然力量回答第三个问题通常是因为需求采矿作业的指令: 紧迫程度、客观的需求和预算限制扮演的角色. 目标的实现需要在考虑对财政和其他一些限制条件之后，然后设计和安装地震系统. 2.1.2地
14、震系统是网络硬件和软件的结合,地震数据收集、数据处理的基本参数,并建立资料库。系统设计的是否合适和和监测的目的有直接的关系：各种各样的需求如空间范围、空间/时间分辨率,选择合适的传感器、各个方面的量化等目的使地震信息的传出都为达到这些目标. 选拔制度必然涉及系统供应商,但要对独立和见多识广的岩土工程师以下专题:*物理震动*坡度类型*震波的传播*界面*网络类型*传感器类型*方法数据传输*网络性能标准*产品成本*有了解。最后一个项目的限制方法涉及到限制手段实地记录的议案,以扭转源地震参数(位置在时间和空间上,地震能量释放, 地震的时候,当地的规模等),然后把身体解释这些参数,需要了解每一位参与遴选
15、制度. 计算参数,如果地方来源是基于一般观念lised条件,也不会达到真正性质(特点、弹性教学及各向同性). 后来系统的设计,每个系统配置、系统环境结合,产生了具体的能力纪录、数据处理和贮存. 因此,必须设计和布局,制定适合当地需要的监测目标. 2.1.3数据收集系统安装成功之后就是收集数据, 这其中包括录音的收集、自动和人工两种方式处理得到源表示的收集,存储的收集. 这是一个特殊领域,需要技术投入,地震专家指导下的IT经营管理系统。岩土方面的工程师对这种网络管理的知识的了解不需要太多,一般要求网络运营等以外的主要指标,使其对它的功能进行审查: *系统运作*站时间*时间比例下降接受/拒绝事件*平均修复时间单位*准确位置*敏感让这些变数比较有效的实际绩效与制度预设目标,需要经过一段时间的监测. 准确确定位置的知识和方法,需要网络敏感性. 有时岩土工程师可以在地震网络的操作和煤矿工程的运作方面很方便地在进行交流和互动。例如,在地方一些私营的煤矿仅允许矿主雇佣的电工学家被授权使用电工电机工程的基础设施,以保证不间断供电地震台站. 附录BMine Seismology for Rock Engineers An Outline of Required Competencies F. Essrich SiM Mining Consultants (Pty) Lt
