《礦山微震波異化基礎研究》是依託北京科技大學，由王存文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：礦山微震波異化基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：王存文
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤礦資源是國民經濟的重要支柱，然而礦山災害頻發嚴重製約了礦山生產，其監測、預警與治理技術一直是學術界研究的重要課題。微震監測技術是近年來發展起來的多學科綜合監測技術，通過監測岩體破裂位置和能量，在頂底板突水、煤與瓦斯突出、衝擊地壓（岩爆）等礦山災害的監測預警中有著重要套用。由於礦山微震監測區域是一個地質構造相對複雜、空區分布密集、岩層、充填體和礦（煤）體性質差異較大、存在地下水、空區水、瓦斯等多種介質的複雜環境，彈性波傳播速度和傳播特徵在各個傳播路徑存在較大差異，微震事件的精確定位異常困難，同時，相關基礎研究相對匱乏。本項目擬在實驗室環境下建立用於研究微震波在缺陷介質傳播規律的三維實體模型，探索缺陷介質條件下的微震波傳播特徵及衰減規律，建立微震波傳播動態波速模型，提高微震監測定位精度。因此，本項目屬於基於微地震監測方法解決礦山災害的基礎實驗研究，在理論和實踐上具有重要的科學價值和意義。
結題摘要
本項目基於課題組研製的高精度微震監測系統，首先通過建立實體模型，分別模擬存在工程缺陷、地質缺陷、岩性異化條件下的微震波傳播規律，以及工程缺陷、地質缺陷、岩性異化相互耦合條件下微震波異化規律，提出動態波速及動態定位的概念；其次，結合現場微震監測，研究大尺度範圍內工程缺陷、地質缺陷、岩性異化對微震波異化的影響及微震波異化規律，修正動態定位模型；第三，結合實驗室研究結果和現場監測結果，建立動態定位模型參數的確定方法。通過研究，為提高震源定位精度提供理論基礎和方法，為礦山動力災害監測預警提供基礎。得到的主要創新性研究成果如下： （1）建立了基於相似材料模擬的微震波傳播理想實體模型，進行了未開挖、開挖、開挖後充填三種條件下的彈性波傳播規律研究，得到： ①深部采場影響波速的因素主要為岩體的密度、小型節理及小落差斷層對波速的影響可以忽略，岩體介質越鬆散，對波的吸收越強，波的衰減越多； ②開挖距離越大，波速越小，但波速衰減速率有所降低，在開挖距離為無窮大時，波速將減小到0，符合指數函式下降規律； ③充填體對波形的影響較明顯，鬆散的充填體由於水份含量大，內部存有較多氣泡，對波的傳播阻礙大，彈性波繞過空隙進行傳播過程中產生了波速的急劇衰減。在礦山開採過程中，大面積充填體對彈性波傳播的影響是不可忽略的； （2）建立了基於實際工程的彈性波傳播實體模型，進行了未開挖、開挖、開挖後充填三種條件下的彈性波傳播規律研究，得到： ①波速在礦體模型中的速度明顯比在下盤岩體中的大，可能原因是礦體模型的密度更大，導致波速傳播的更快，並在現場得到了驗證；； ②開挖的位置對檢波器接收波形的質量與時間都有影響，離開挖距離越近，接收到波形的時間越晚，波形質量也較差，表現為波形尾部拉長，延續時間長，而能量衰減較之前增大； （3）開展了微震傳播規律的現場實測研究，得到了三山島金礦深部采場微地震分布和傳播規律，與實驗結論有較高的一致性。 本項目成果對礦山微震監測定位具有重要的現實意義，對提高微震監測定位精度及礦山動力災害監測預警準確性等有著十分重要的意義，對微震監測技術套用于軍事、石油、隧道、安保等領域，也有重要的參考價值。
