基于微震的采空区稳定性分级研究.pdf

基于微震的采空区稳定性分级研究 ① 郭晓强１，２， 唐绍辉１，２， 文 兴１，２ （１．长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 ４１００１２； ２．金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 为监测潘洛铁矿采空区稳定性，预测并防治采空区失稳导致的灾害，结合潘洛铁矿引进的 ＩＭＳ 微震监测系统，对其台网误 差进行了调试与反演，并统计与分析了矿井尺度的微震活动性特征。 同时将主要采空区进行了有效分区，并对各分区的微震频次、 能量、时间序列、 βｎ分布、η 值、ＣＵＦＩＴ 模型等特征进行了分析，最后结合采空区分级标准对各分区综合分级，为现场采空区稳定性 监测提供参考与依据。 关键词 采矿工程； 采空区； 微震； 监测预测； 分区分级 中图分类号 ＴＤ８５３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０２．００２ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０２－０００６－０６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｇｏａｆ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｇｒａｄｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ＧＵＯ Ｘｉａｏ⁃ｑｉａｎｇ１，２， ＴＡＮＧ Ｓｈａｏ⁃ｈｕｉ１，２， ＷＥＮ Ｘｉｎｇ１，２ （１．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅｓ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ ＩＭＳ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｏａｆ ｉｎ Ｐａｎｌｕｏ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｆｏｒｅｃａｓｔ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｈａｚａｒｄ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｇｏａｆ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ｔｈｅｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｇｏａｆｓ ｗｅｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｏｕｒ ｒｅｇｉｏｎｓ， ｆｏｒ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ＭＳ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ， ｅｎｅｒｇｙ， ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ， βｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， η ｖａｌｕｅ， ＣＵＦＩＴ ｍｏｄｅｌ， ｗｅｒｅ ａｌｌ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｅａｃｈ ｒｅｇｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｇｒａｄｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｇｏａｆ′ｓ ｇｒａｄｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＭＳ ｄａｔａ． Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｇｏａｆ′ｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｎ ｓｉｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ｇｏａｆ； ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ； ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ； ｒｅｇｉｏｎｓ ｇｒａｄｉｎｇ 我国约有半数以上的金属非金属地下矿山在采矿 过程中留下了大量未处理采空区，且大多数矿山的采 空区存在不同程度的安全隐患［１－２］。 采空区一旦发生 大面积冒落，将会形成井下冲击气浪、地表塌陷等灾害 事故，危及井下作业人员和设备，给矿山安全生产造成 重大损失。 随着非煤矿产资源开采力度与规模日益扩 大，采空区的规模也在不断扩大，伴随而来的安全问题 也日益突出，因采空区所导致的片帮、冒顶、突水、岩 爆、冲击地压、矿震、地面塌陷、地裂缝与由此诱发的滑 坡、泥石流及地表植被破坏等多种形式的灾害在不断 增多，采空区已成为矿山重大的安全隐患［３－６］，对其开 展稳定性监测、预测技术研究显得尤为重要。 众多学者及技术人员对采空区稳定性监测预测进 行了详细地研究与探讨［７－１０］，对矿山安全生产具有一 定参考价值。 这些研究多采用不同的监测手段监测预 测了多个矿山现场的采空区灾害，证明其可行性并总 结了声发射、电磁辐射、微震监测数据的前兆规律，但 这些研究对各监测手段监测到的数据仅单一分析其大 事件、能率、频次等特征。 本文从地震学参数角度对采 空区稳定性的微震监测预测技术进行分析研究，并结 合现场实际进行分区分级，为矿山现场监测与安全生 产提供参考和依据。 １ 现场概况 潘洛铁矿始建于 １９５８ 年，由潘田和洛阳两大矿区 组成，是以铁为主，伴生锌、硫及钼等矿产的综合性矿 床。 矿体呈近东西走向，长 ３．４ ｋｍ，南北宽 ０．６～１．３ ｋｍ。 由于成矿条件差异，以及成矿后岩体、断层的影响，矿 ①收稿日期 ２０１４－１０－２８ 基金项目 国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２０１２ＣＢ７２４２０７）；湖南省重大科技专项（２０１１ＦＪ１００３） 作者简介 郭晓强（１９８６－），男，湖北黄冈人，硕士，工程师，主要从事矿山压力、岩石力学方面的研究。 第 ３５ 卷第 ２ 期 ２０１５ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１５ 体具有个数多、连续性差、形态复杂及单个矿体规模小 等特点。 目前，矿山生产主要集中在洛阳矿区南矿段， 主采 ２＃、２３＃、１２２＃、１３１＃四大矿体及其周边小矿体，目 前已开采形成 １６０ ｍ、１３０ ｍ、１００ ｍ、７０ ｍ 及 ４０ ｍ 等中 段。 多年的空场法开采形成了多个大小不等、形态复 杂的采空区，采空区总体积约为 ６５．８ 万立方米。 根据 矿方井下采空区分布及其地压记录，西翼主要采空区 ２３＃／１１７＃、东翼主要采空区 ２＃／６＃，体积较大且稳定性 较差，有发生失稳导致地压灾害的可能。 因此，重点需 对 ２＃、６＃、２３＃及 １１７＃采空区进行稳定性监测，范围为 ２＃、６＃、２３＃、１１７＃矿体 １３０ ｍ、１００ ｍ 中段采空区，如图 １ 所示。 图 １ 潘洛铁矿主要采空区分布 鉴于潘洛铁矿的采空区现状，为保证矿山安全生 产，防止采空区失稳诱发的灾害性地压活动，矿方引进 了澳大利亚的 ＩＭＳ（前南非 ＩＳＳ）微震监测系统，对矿 井范围内的采空区围岩变形、破裂及失稳等微震活动 进行远距离、实时、连续性监测，从而描述矿井空间岩 层结构运动过程和应力场、能量场的迁移规律，分析采 空区稳定性危险程度，实现对采空区稳定性监测预测 的目标。 基于微震监测技术原理及特点，充分考虑潘洛铁 矿监测目标与范围、矿山开采工程布置及经济投入等 因素，提出了 ３ 种台网布置方案并进行综合比较分析， 最终确定最优微震监测台网布置方案１８ 传感器，２４ 通道单、三分量传感器分两中段混合布置，包络状覆盖 整个矿井范围，如图 １ 所示。 在现场采用放信号炮的 方式（以已知震源位置反演波速分布与标记时间误 差）对该方案定位精度进行调试，从而确定合理的波 速模型，最终定位精度反演结果［１１］如图 ２ 所示。 从 图 ２ 可看出，潘洛铁矿各中段采空区位置定位精度较 高（１０ ｍ 左右），满足目标区域内微震定位要求。 图 ２ 微震监测台网误差分布 （ａ） １３０ ｍ 中段；（ｂ） １００ ｍ 中段 ２ 微震监测数据统计与分析 为达到分析监测结果预警采空区稳定性灾害可能 性与分布的目的，首先从矿井尺度进行微震活动性的 统计及分析，根据其分布强度、演化与发展趋势划分微 震活动活跃区，然后根据各分区对采空区尺度进行微 震活动性指标进一步分级。 ２．１ 基本统计及分区 潘洛铁矿 ＩＭＳ 微震监测系统自 ２０１３ 年 ５ 月 １ 日 正式运行 ４ 个月，运行期间系统正常，矿井尺度范围内 共监测到有效微震事件 ２ ７４９ 次，其震级与能量分级 统计见表 １。 表 １ 微震事件震级与能量分级统计表 震级分级 Ｍ频次所占比例／ ％能量分级 Ｅ／ Ｊ频次 所占比例／ ％ ＜－４１３０．５＜１０２ ３０４８３．８ －４～－３１ ０６３ ３８．７１０～１００２２１８ －３～－２１ １９５ ４３．５１００～１ ０００１４８５．４ －２～－１３４０ １２．３１ ０００～５ ０００５７２．１ －１～０１３４ ４．９５ ０００～１０ ０００９０．３ ≥０４０．１≥１０ ０００１００．４ 震动能量与震级之间存在 ｌｇＥ ＝ａ＋ｂＭＬ的线性关 系，但由于岩土工程的差异性与不均匀性，以及监测设 备的不同，各个国家、地区甚至同一矿井的不同采掘区 ７第 ２ 期郭晓强等 基于微震的采空区稳定性分级研究 域的 ａ，ｂ 值都不一样。 通过大量数据拟合，确定监测 范围内震级与能量相关性，从而为后续微震活动性的 分析参数选取提供参考。 潘洛铁矿在该时间区间监测 范围内拟合如图 ３ 所示。 图 ３ 潘洛铁矿震级与能量相关性 对比已有研究可知［１２－１３］，波兰上西里西亚矿区 ｌｇＥ＝１􀆱 ８＋１．９ＭＬ，我国兖州矿区 ｌｇＥ ＝ １．７７＋１．５３ＭＬ，可 见潘洛矿井范围内呈低微震强度特征，能量积累与释 放尺度呈低能级特征。 利用矿震分析软件对 ＩＭＳ 微震监测系统实时监 测到的微震事件发震时间、三维数据及震源参数等信 息进行处理、空间分布分级投影，整体投影俯视图及主 视图如图 ４ 所示。 图 ４ 微震事件整体投影图 （ａ） 俯视图； （ｂ） 主视图 因此根据微震事件的集中程度及各采空区范围可 将矿井范围主要监测区域分为如图 ４ 所示的 ４ 个分 区，其几乎覆盖了整个矿井有微震事件分布的范围、包 含了最有可能发生地压灾害的区域，各分区稳定性情 况可表征整个矿山采空区的安全状况。 ２．２ 各分区微震活动性 根据各分区范围的三维坐标参数，筛选出 ＩＭＳ 微 震数据库中各分区的微震事件，对其进行频次、能量集 中程度、时间序列等微震活动性特征分析，并选取合理 的地震学参数如 βｎ分布特征、η 值特征、ＣＵＦＩＴ 模型 等特征分析。 ２．２．１ 频次特征 各分区按能量分级的频次特征见 表 ２。 表 ２ 各分区按能量分级的频次特征 分区能量分级 Ｅ／ Ｊ频次比例／ ％ ＜１０１２１５９．９ １０～１００１９９．４ Ⅰ区 １００～１ ０００３７１８．３ １ ０００～５ ０００２３１１．４ ５ ０００～１０ ０００２１．０ ≥１０ ０００００．０ ＜１０１１９２９４．５ １０～１００４２３．３ Ⅱ区 １００～１ ０００７０．６ １ ０００～５ ０００１１０．８ ５ ０００～１０ ０００２０．２ ≥１０ ０００７０．６ ＜１０１３５７１．４ １０～１００２１１１．１ Ⅲ区 １００～１ ０００２６１３．８ １ ０００～５ ０００７３．７ ５０００～１０ ０００００．０ ≥１０ ０００２１．０ ＜１０７４６．６ １０～１００１６．７ Ⅳ区 １００～１ ０００６４０．０ １ ０００～５ ０００１６．７ ５ ０００～１０ ０００００．０ ≥１０ ０００００．０ 根据图 ４，结合表 ２ 可以看出Ⅱ区频次特征较为 突出，但是主要能量区间为 ０～１０ Ｊ 的小微震事件，其 次是Ⅲ区与Ⅰ区，同样是以小能量微震事件为主，活动 性较弱的为Ⅳ区，频次低、能量小。 ２．２．２ 各分区能量集中程度特征 为更直观的评价 各分区内微震能量集中程度，采取能量插值的方式生 成云图，如图 ５ 所示。 由图 ５ 可以看出，Ⅱ区范围内能 量集中点较多，且采空区范围所处的能级较其他采空 区大，其次是Ⅲ区（由于最大能量事件分布在该区域） 能量集中明显，Ⅰ区更为次之，Ⅳ区较弱。 ８矿 冶 工 程第 ３５ 卷 图 ５ 各区能量集中云图 （ａ） Ⅰ区； （ｂ） Ⅱ区； （ｃ） Ⅲ区； （ｄ） Ⅳ区 ２．２．３ 时间序列特征 由于各分区内微震事件的时 间序列不连续（有些日期内为空值），因此采用线条序 列的形式表征各分区的能量与频次时间序列，线条的 密集度表征频次高低、高度表征能量大小。 各分区能 量与频次时间序列如图 ６ 所示。 由图 ６ 可以看出，Ⅱ 区事件频次分布较为密集；Ⅰ区能量分布较高，但频次 较为稀疏；Ⅲ区能量与频次均次之；Ⅳ区能量与频次都 较低。 ２．２．４ βｎ分布特征 由于矿山岩体震动和天然地震 的震源破裂机理具有相似性［１４－１５］，因此在矿山工程 中，可以采用地震学参数对各分区稳定性情况、灾害程 度进行监测预警与分析。 由于选取的地震学参数主要 针对时间区间内的连续微震数据，而Ⅳ区事件太少，分 析无意义，因此地震学参数主要针对其他 ３ 个分区。 为此，引入统计量 βｎ（ｔ，δ），描述非齐次泊松过程 中子区间［ｔ－Δｔ，ｔ］和过程的其余部分之间微震活动率 的差异程度，ｔ 为子区间的结束时间，Δｔ 为子区间的时 间长度，βｎ的表达式为 βｎ＝ ｎ（ｔ，Δｔ） － ＮΔｔ ＮΔｔ（１ － Δｔ） （１） 图 ６ 各分区微震时间序列 （ａ） Ⅰ区； （ｂ） Ⅱ区； （ｃ） Ⅲ区； （ｄ） Ⅳ区 式中 ｎ（ｔ，Δｔ）为子区间［ｔ－Δｔ，ｔ］中的微震频次；Ｎ 为 ［０，ｔ］区间中的微震总数。 由于已将区间［０，ｔ］归一化 为区间［０，１］，则 Δｔ 小于 １，且 Δｔ＝１ 时 βｎ ＝０。 由式（１）可知，Δｔ＜０．５ 时，区间越小，微震频次高 时，βｎ越大，表征微震活动率大，微震诱发灾害可能性 也就越大；各分区在时间区间内 βｎ分布曲线如图 ７ 所 示。 由图 ７ 可以看出，Ⅱ区 βｎ值分布区间较大，变化 较为明显，最大值达到 ８．５；其次为Ⅲ区，最大值 ５．２；Ⅰ 区相对较平缓，最大值 ３．５。 Ⅱ区微震活动率较强，Ⅲ、 Ⅰ区次之，Ⅳ区较弱。 ２．２．５ η 值分布特征 宇津德治修正了 Ｇ⁃Ｒ 表达式， 并定义了 η 值［１６］ η ＝ Ｘ２ Ｘ ２ （２） 式中Ｘ＝Ｍ－Ｍｍｉｎ，Ｍｍｉｎ为数据库中震级最小值；因此 η 值可作为度量震级⁃频次曲线与 Ｇ⁃Ｒ 直线偏离程度的 一种指标。 η 值低意味着矿山岩体破裂系统由无序向 ９第 ２ 期郭晓强等 基于微震的采空区稳定性分级研究 有序转化，高震级事件几乎全部发生在高 η 值期间。 各分区在时间区间内 η 值分布曲线如图 ８ 所示。 图 ７ 各分区 βｎ分布曲线 （ａ） Ⅰ区； （ｂ） Ⅱ区； （ｃ） Ⅲ区 图 ８ 各分区 η 值分布曲线 （ａ） Ⅰ区； （ｂ） Ⅱ区； （ｃ） Ⅲ区 由图８ 可以看出，Ⅰ区 η 值分布区间较大，变化较 为明显，最大值达到 ５．８；其次为Ⅲ区，最大值 ２．８；Ⅱ区 相对较平缓，最大值 ２．４。 可见Ⅰ区岩体破裂无序性较 明显，Ⅲ、Ⅱ区次之，Ⅳ区较弱。 ２．２．６ ＣＵＦＩＴ 模型特征 为描述并评价时间区间内微 震累积能量与释放过程，提出 ＣＵＦＩＴ 模型。 首先定义 累积能量释放值 ＣＵＳＵＭｉ＝∑ ｉ ｊ ＝ １ Ｅｊ － Ｅ （３） 式中 Ｅｊ为第 ｊ 个矿震的能量；Ｅ 是整个矿震数据库的 平均能量。 采用最小二乘法拟合 ＣＵＳＵＭ 值的直线， 再求其累积拟合差值即 ＣＵＦＩＴ 值。 拟合时步长为 １， 即每增加一个微震事件都需要进行一次回归计算，用 下式计算 ＣＵＦＩＴ 值 ＣＵＦＩＴｉ＝ ＣＵＳＵＭｉ－ （ａｉ－１ ＋ ｂ ｉ－１ｉ） （４） 式中 ａｉ －１ ＋ｂ ｉ －１ｉ 表示对 ＣＵＳＵＭｉ 前所有值作拟合的趋 势项。 分析可知，在强能量释放前，ＣＵＦＩＴ 值会明显小 于 ０，表征该区的微震活动水平偏离正常微震活动水 平，为异常特征，在 ＣＵＦＩＴ 高值区就有能量集中释放 的现象。 各分区在时间区间内 ＣＵＦＩＴ 模型分布曲线 如图 ９ 所示。 图 ９ ＣＵＦＩＴ 模型分布曲线 （ａ） Ⅰ区； （ｂ） Ⅱ区； （ｃ） Ⅲ区 由图 ９ 可以看出，Ⅱ区 ＣＵＦＩＴ 值分布区间较大、 ０１矿 冶 工 程第 ３５ 卷 变化较为明显，最大值达到 ３１ ０００；其次为Ⅲ区，变化 区间略小于Ⅱ区，最大值 ３４ ０００；Ⅰ区相对较平缓、区 间最小，最大值 １３ ０００；可见Ⅱ区积蓄释放弹性能现象 较明显，Ⅲ、Ⅰ区次之、Ⅳ区较弱。 ３ 各分区综合分级 结合各分区微震活动情况，可以进一步将各分区的 采空区相对稳定性程度进行综合分级，从而在日常监测 预测采空区稳定性灾害过程中提高效率与可靠性。 ３．１ 分级标准 职业危险危害程度分级，是将生产中发生事故的 危险程度和承受职业危害程度，分等划级，以便明确重 点，从而分清轻重缓急。 参照美国空军制订的“ＭＩＬ－ＳＴＤ－８８２Ｂ 系统安全 程序要求”标准［１７］，根据危险程度将危险性划分为 ４ 个级别，结合安全工程使用习惯，相应的将采空区安全 等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，界定其安全状况并提出不同 的处理及安全管理要求［１８］，见表 ３。 表 ３ 采空区稳定性分级 级别安全程度安全状况处置与管理要求 Ⅰ级安全 不具备发生顶板坍塌和局 部冒落的条件，无变形破 坏迹象。 可正常生产。 Ⅱ级一般 仅具备发生局部顶板冒落 条件，无明显变形破坏迹 象。 在限定时间内整改， 消除安全事故隐患。 Ⅲ级危险 具备发生规模较小的顶板 坍塌和局部冒落条件，局 部有明显变形破坏迹象。 停止生产，采取措施， 限期排除险情。 Ⅳ级很危险 具备发生规模较大顶板坍 塌和局部冒落条件，有显 著变形破坏。 立即停产，向安监部 门和当地政府报告， 启动应急预案。 ３．２ 分级结果 结合潘洛铁矿采空区各分区范围内微震活动性的 各项影响因素对其进行综合评价分析，主要包括微震 事件频次、能量、时间序列、βｎ分布、η 值分布、ＣＵＦＩＴ 模型特征；采用权值评分的形式，４ 个分区根据相对稳 定性程度结合分级标准分为 ４ 个级别，从弱到强分别 评 １、２、３、４ 分，分级结果见表 ４。 表 ４ 各分区分级结果 分 区 频次 特征 能量 特征 时间序列 特征 βｎ分布 特征 η 值 特征 ＣＵＦＩＴ 模型特征 总 评分 相对 分级 Ⅰ３２３２４２１６Ⅱ级，一般 Ⅱ４４４４２４２２Ⅲ级，危险 Ⅲ２３２３３３１６Ⅱ级，一般 Ⅳ１１１１１１６Ⅰ级，安全 根据现场井下地压台账记录，几次小规模的采空区 破坏甚至垮塌均发生在Ⅱ 区，即 ２３＃、１１７＃采空区边缘位 置。 且采空区局部失稳时的微震活动性符合低 βｎ、 高 η、高 ＣＵＦＩＴ 特征，验证了各分区综合分级的合理性。 ４ 结 论 １） 采用放信号炮的方式对潘洛铁矿微震台网的 定位精度进行了调试与反演，各中段主要采空区位置 定位精度较高（１０ ｍ 左右），满足目标区域内微震定位 要求。 ２） 统计与分析了潘洛铁矿矿井尺度的微震活动 性特征，同时将主要采空区进行了有效分区，并对各分 区范围内微震活动性进行了进一步统计与分析。 ３） 根据各分区范围微震活动性的各项参数特征， 对各分区综合分级，结合采空区分级标准将各分区分 为 ３ 个相对级别Ⅱ区危险，Ⅰ、Ⅲ区一般，Ⅳ区安全。 参考文献 ［１］ 姚宝魁，刘竹华，李春元，等． 矿山地下开采稳定性研究［Ｍ］． 北 京中国科学出版社，１９９４． ［２］ 王啟明，徐必根，唐绍辉，等． 我国金属非金属矿山采空区现状与 治理对策分析［Ｊ］． 矿业研究与开发，２００９，２９（４）６３－６８． ［３］ 李 伟． 采空区覆岩失稳引发冲击性灾害机理［Ｊ］． 辽宁工程技 术大学学报（自然科学版），２０１０，２９（１）１－４． ［４］ 宋选民． 活井旺采采空区飓风灾害的理论预测与防灾工程设计 ［Ｊ］． 太原理工大学学报，２００６，３７（１）３５－３８． ［５］ 刘勇锋，马海涛，付士根． 综合物探技术在老空区水害防治中的应 用［Ｊ］． 中国安全生产科学技术，２０１０，６（６）１０３－１０７． ［６］ 吴兆营，薄景山，杜国林，等． 采空区对地表稳定性的影响［Ｊ］． 自 然灾害学报，２００４，１３（２）１４０－１４４． ［７］ 蔡美峰，来兴平． 岩石基复合材料支护采空区动力失稳声发射特 征统计分析［Ｊ］． 岩土工程学报，２００３，２５（１）５１－５４． ［８］ 卫晓君，邹 磊，来兴平，等． 采空区覆岩介质局部化变形特征 ［Ｊ］． 煤炭学报，２００８，３３（４）３８２－３８６． ［９］ 王恩元，贾慧霖，李忠辉，等． 用电磁辐射法监测预报矿山采空区 顶板稳定性［Ｊ］． 煤炭学报，２００６，３１（１）１６－１９． ［１０］ 程 超，兰晓平，吴水生，等． 香炉山钨矿特大采空区地压微震监 测技术应用研究［Ｊ］． 中国钨业，２０１１，２６（５）１０－１３． ［１１］ 巩思园，窦林名，曹安业，等． 煤矿微震监测台网优化布设研究 ［Ｊ］． 地球物理学报，２０１０，５３（２）４５７－４６５． ［１２］ 曹安业． 采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究［Ｄ］． 徐 州中国矿业大学矿业工程学院，２００９． ［１３］ 江 衡． 采场上覆岩层破断运动诱发矿震的规律研究［Ｄ］． 徐 州中国矿业大学矿业工程学院，２０１０． ［１４］ Ｓｌａｗｏｍｉｒ Ｊｅｒｚｙ 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