SOS微震监测系统的研究与应用

摘要：通过对SOS微震监测系统的介绍，初步掌握和了解SOS微震监测系统对具有冲击危险矿井的有效应用。

关键词：冲击地压矿井 SOS微震监测系统的应用 使用效果

随着全国各大煤矿开采深度的加深和开采条件的恶化，矿井发生冲击的危险性越来越大，不仅造成井巷破坏、人员伤害、地面建筑物破坏，而且会引发瓦斯、煤尘爆炸。由于这种灾害发生时间、地点、震源等复杂多样性和突发性，对其防治，特别是预测是世界性的难题。为了解决这一困扰煤矿安全生产的难题，南屯煤矿引进了波兰SOS微震监测系统，SOS微震监测系统可实现对矿井包括冲击矿压在内的矿震信号进行远距离（最大10Km）、实时、动态、自动监测，给出冲击矿压等矿震信号的完全波形。通过分析研究，可准确计算出能量大于100J的震动及冲击矿压发生的时间、能量及空间三维坐标，利用这些宝贵信息源对矿井冲击矿压危险程度进行评价。能分析出矿井上覆岩层的断裂信息，实现描述空间岩层结构运动和应力场的迁移演化规律，希望通过这一套系统，能从根本上解决、预防煤矿冲击地压的发生。

1 SOS微震监测系统的简介

1.1 系统组成

SOS微震系统主要有硬件和软件两部分组成，分别介绍如下：

①硬件：“SOS”微震监测系统中的硬件是由安装在地面主站内的信号采集站（图1-1）、记录仪系统（图1-2）、分析仪系统（图1-3）、本安装置、供电电源、信号传输线、以及井下检波测量探头（图1-4）等组成。

②软件：软件部分包括用于完成微震信号（震动）提取、可视化分析、波群分离和筛选等功能的“SEISGRAM”软件和用于岩体震动信号三维精确定位和能量计算的“MULTILOK”软件。

1.2 系统结构及工作过程

系统安装完成后，先由井下安装在巷道底板中的检波测量探头收集岩体的震动速度信号，并转化为电信号通过电缆传输到地面主站，信号采集站对信号进行采集、放大和转换，当发生震动时，依据“SEISGRAM”软件中设置的参数，记录仪系统会自动记录并保存此信号，记录的信号是分析人员进行矿震定位和能量计算的宝贵信息源。系统工作结构如下图1-5所示：

1.3 系统功能

“SOS”微震监测系统具有以下功能：

①岩体震动信号采集、记录和分析。

②多组波形处理。

③矿震三维定位和能量计算。

④积分、微分、滤波和频谱分析等。

⑤记录信号报警功能。

1.4 系统特点

①系统结构简单，操作方便、安全可靠。

②系统扩展能力强，可由16通道扩展为32通道。

③检波探头敏感度高，抗干扰能力强，记录的信号准确。

④“SEISGRAM”和“MULTILOK”软件操作简单，可视化能力强。

⑤波形分析功能强大，比如：积分、微分、滤波和频谱分析等。

⑥多种矿震定位方法，且定位计算快速、准确。

⑦矿震能量计算准确；除P波首次到达时间需分析人员标定外，其它工作均由计算机完成。

2 SOS微震监测系统在南屯煤矿的应用

我矿2010年计划了一台微震监测系统，2011年项目进行了实施，根据我矿实际情况，目前井下共计安装监测探头12个，地面安装1个，监测矿山动力灾害。

南屯煤矿的93上08工作面位于九采区西北部，工作面的平均开采深度在600m左右。井下标高-563.4m，走向长1231.6m，倾斜长140.2m，面积172676m2。工作面东南邻93上06工作面采空区，西北部为九采-440二级行人下山，并距九采-670水仓108m左右；西南邻九采一分区南部回风巷、九采一分区南部轨道巷和九采一分区南部皮带巷；九采一分区中部轨道巷从工作面西南部下伏穿过；东北部相邻九采边界泄水巷和九采边界皮带巷。据统计，当深度H≤350m时，冲击地压一般不会发生，当深度350m

为了对93上08工作面的冲击地压能够提前预测、预防，我们在93上08工作面轨顺顺槽内安装了两组微震探头，在93上08工作面回风联络巷上山上头、93上08工作面进架子道处各安装一组微震探头，通过这些探头的正常工作，使我们能够随时监测整个工作面来压情况，及时探明冲击倾向，发现异常情况及时预报，制定防冲解危措施，并划分防冲危险区域，规定人员进出冲击危险区域等专项技术措施。

3 SOS微震监测系统的使用效果

由于该微震监测系统采用1Hz—600Hz带嵌入式信号运输模块的震动速度型矿震监测拾震仪，独立的干线式数据传输系统，进行双向控制传输，所以在93上08工作面，因其精度高，误差小，能够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，能够充分地对我矿冲击地压危险面进行安全有效地监控、监测、预防，降低因冲击矿压灾害的发生而造成巨大损失，起到了举足轻重的作用，同时，也将为我矿产生巨大的经济效益，为我国的煤矿行业产生巨大的社会效益。

参考文献：

[1]申银朋，何岗.浅论微震系统在预报顶板周期来压中的应用[J].能源技术与管理.2010(03).

[2]解小东，张银亮，王进，上官锋，陈祥坡，李林.基于微震系统的基本顶周期来压监测[J].中州煤炭.2011(03).

[3]第六届矿山中的岩爆与微震国际会议(RaSiM6)征文通知[J]. 岩石力学与工程学报.2004(11).