我國煤礦沖擊礦壓微震監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究進(jìn)展（二）
隨著我國煤礦采深的日益加大，沖擊地壓災(zāi)害將越來越嚴(yán)重;堅硬厚層頂板條件和斷層、褶曲等構(gòu)造是沖擊地壓發(fā)生的主要地質(zhì)因素;開采形成的煤柱應(yīng)力集中和動載是沖擊地壓發(fā)生的主要開采技術(shù)因素。下面就近年來我國煤礦沖擊礦壓微震研究進(jìn)一步發(fā)展做一下概括。
2.1向斜軸部附近微震活動規(guī)律及對沖擊礦壓的影響
（1）褶曲構(gòu)造區(qū)具有初始地應(yīng)力場分布的非均勻性。向斜軸部的內(nèi)側(cè)煤巖體受到較高壓應(yīng)力。工作面回采過程中，>104J的高能量微震事件在此區(qū)域發(fā)生的可能性會增大，因此當(dāng)工作面過褶曲向斜區(qū)域時應(yīng)采取相應(yīng)的解危措施，防止沖擊的發(fā)生。
(2)向斜軸部構(gòu)造發(fā)生沖擊礦壓的能量頻次規(guī)律:沖擊危險發(fā)生前，震源總能量先是處于一個震動活躍階段，隨后便出現(xiàn)一個較明顯的平穩(wěn)期。在震動活躍階段中，如果震動頻次較長時間內(nèi)保持較高水平，說明微震活動較為頻繁，那么發(fā)生沖擊危險的可能性相應(yīng)增高;如果平穩(wěn)期中出現(xiàn)較長時間的沉寂現(xiàn)象或平穩(wěn)期中出現(xiàn)再次回升現(xiàn)象，而且震動頻次長時間維持在某一較高水平時，那么發(fā)生沖擊危險的可能性同樣很大。
(3)工作面回采期間，當(dāng)工作面處于向斜軸部時，震源主要分布在煤層上側(cè)，即微震活動主要發(fā)生在頂板附近;當(dāng)回采工作面逐漸遠(yuǎn)離向斜軸部時，震源分布有向煤體下側(cè)轉(zhuǎn)移的趨勢，即微震事件主要發(fā)生在底板附近。當(dāng)向斜軸部和工作面因素相疊加時，發(fā)生沖擊的可能性明顯增大。
2.2覆巖結(jié)構(gòu)對沖擊礦壓的影響及其微震監(jiān)測
為了研究覆巖結(jié)構(gòu)對沖擊礦壓的影響，以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ)對某煤礦上覆巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了劃分，并利用微震監(jiān)測技術(shù)對巨厚上覆巖層破斷規(guī)律進(jìn)行了分析.研究結(jié)果認(rèn)為對上覆巖層可根據(jù)巖性、厚度不同劃分成不同級別的關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)初次破斷形成的“O -X”型破斷結(jié)構(gòu)有主亞之分.大尺度的覆巖結(jié)構(gòu)在破斷過程中釋放巨大能量形成礦震，是沖擊礦壓的重要誘發(fā)因素.研究成果為大尺度覆巖結(jié)構(gòu)影響下的沖擊礦壓的預(yù)測預(yù)報提供了新的研究思路.
2.3提高煤礦微震定位精度的臺網(wǎng)優(yōu)化布置算法
針對大規(guī)模臺網(wǎng)布置組介優(yōu)化問題，建立臺網(wǎng)優(yōu)化布置目標(biāo)函數(shù)，提出包括模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊、遺傳算法求解模塊和臺網(wǎng)布置方案定位能力評價模塊的微震臺網(wǎng)布置方案求解模型。模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊中，首先根據(jù)綜介指數(shù)法和臺站候選點確定原則為遺傳算法求解模型提供初始參數(shù)，然后山評價模塊對求解的最優(yōu)方案進(jìn)行定位能力評價。遺傳算法求解模塊中采用入選候選點在前，落選候選點在后的臺網(wǎng)布置方案自然數(shù)編碼個體表達(dá)形式，結(jié)介創(chuàng)建的用于保證監(jiān)測小能量震動的懲罰函數(shù)，構(gòu)建臺網(wǎng)布置方案個體的適應(yīng)度函數(shù)。為防比算法過早收斂，使用混介交叉和變異操作算子，規(guī)定交叉和變異范圍必須包括入選候選點，以提高算法效率。試驗和現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該算法能夠快速找到最優(yōu)解，且計算時間小隨組介方案規(guī)模的增加而顯著增加。數(shù)值評價技術(shù)可驗證采用該算法求解的臺網(wǎng)布置方案較優(yōu)，顯著降低重點監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的震源定位誤差，其最大值降幅達(dá)230 m。
2.4采掘影響下斷層活化產(chǎn)生礦震的力源分析及微震監(jiān)測
(1)根據(jù)數(shù)值模擬分析，斷層面兩側(cè)由于煤巖性質(zhì)差異導(dǎo)致最大主應(yīng)力分布不均，存在高應(yīng)力梯度，且隨著采掘活動與斷層距離的減小，最大主應(yīng)力值和應(yīng)力梯度增加，這是斷層活化產(chǎn)生礦震繼而誘發(fā)沖擊礦壓的力源。
(2)根據(jù)微震監(jiān)測結(jié)果，隨著采掘活動與斷層距離的減小，微震活動逐漸向斷層區(qū)域靠近，并且微震能量也急劇增加。說明此區(qū)域存在較大的應(yīng)力，在回采期間斷層活動和頂板運動可能相互影響，容易誘發(fā)沖擊礦壓災(zāi)害，后期的沖擊礦壓顯現(xiàn)也驗證了研窮結(jié)果的正確性。
3沖擊礦壓微震監(jiān)測預(yù)警技術(shù)發(fā)展趨勢
沖擊礦壓微震監(jiān)測技術(shù)研究的關(guān)鍵突破口就是，通過大量現(xiàn)場工業(yè)性試驗，進(jìn)行微震規(guī)律分析，最終建立適合我國礦區(qū)的，真正能進(jìn)行沖擊礦壓預(yù)測預(yù)報的微震監(jiān)測指標(biāo)，建立微震法判別沖擊礦壓危險的依據(jù)和準(zhǔn)則，提出不同沖擊危險等級相應(yīng)的沖擊危險指數(shù)，進(jìn)而對煤礦現(xiàn)場沖擊礦壓危險進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報和評價。
4結(jié)束語
（1）揭示不同沖擊礦壓類型(頂板型、煤柱型、構(gòu)造型等)的震源過程，尋找較好的礦震理論來解釋和指導(dǎo)沖擊礦壓的預(yù)報和防治實踐，是微震法預(yù)測預(yù)報沖擊礦壓的首要任務(wù)。
（2）沖擊礦壓微震監(jiān)測技術(shù)具有區(qū)域性、動態(tài)、實時監(jiān)測的優(yōu)點，從其目前取得的研究成果來看，用于預(yù)測和評價礦區(qū)沖擊礦壓危險是完全可行的，具有廣泛的發(fā)展前景。
（3）在微震監(jiān)測系統(tǒng)方面，我們應(yīng)加大震源定位精度的逐步提高，震級監(jiān)測范圍的擴大，不同類型的微震信號分析，對采掘作業(yè)進(jìn)行實時監(jiān)測方面的研究。
