单位:招金矿业股份有限公司
项目是由招金矿业股份有限公司自主创新研发,主要应用于金属矿山深部地压监测领域。
夏甸金矿目前采深超过-800m水平,进入深部开采阶段;上盘围岩和矿体之间充填的断层泥造就了极为不利的回采条件,易垮塌冒落;此外,水平构造应力异常;在多重作用的影响下,井下部分区域初步表现出地压显现的的情况。因此,对夏甸金矿地压监测及预警对于夏甸金矿的安全高效开采具有重要的意义。本项目通过现场调研、测试和反演的方法,获得了夏甸金矿深部的地压显现特征以及地应力规律,为后续的重点监测区域划分提供了基础;根据实验结果,研究了应力波在不同节理裂隙产状下的传播特征,揭示了应力波传播与井下节理裂隙等不连续面之间的关联,为后续优化监测台站和传感器布设参数打下基础;开发了结合变分模态分解联合小波阈值去噪(VMD-WTD)的微震信号降噪算法,以不同信号的能量和时频特征为关键参数区分井下不同来源的信号;综合考虑微震事件分布密度、质点振动速度、事件频度、D-t分布和b值5个微震参数,构建了地压的多维度综合预警模型,用于地压事件的分析和预警。
项目的主要创新点包括:1)结合3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC3D耦合建模的数值解算和井下关键区域地压显现调查结果,以Russenes 判据为井下岩爆倾向性判据,结合岩爆倾向性和应力分布情况,划分井下地压重点监测区域。2)采用井下全景数字钻孔成像技术,揭示了井下节理裂隙和塑性区的分布规律;揭示了微震信号衰减和节理裂隙分布之间的关系,在此基础上创新了地压监测台站的设计优化及地压传感器的布设优化方法。3)开发了变分模态联合小波阈值去噪的地压信号去噪处理算法,实现对微震信号的高效去噪,和爆破和微震信号之间的有效区分。4)构建了结合微震事件分布密度、质点振动速度、事件频度和D-t特征等微震参数的多维度地压综合分析预警模型,对井下地压风险进行了综合评价和预警。
项目自2020年1月投产上线以来产生显著效果,地压监测系统的监测预警功能使深部作业地点的安全环境得到了极大改善。夏甸金矿深部的地压监测结果显示,随着回采工作的推进,井下的微震事件分布、震动速度与应力分布逐渐由东北方向西南方向转移,特别发现544勘探线至554勘探线之间是微震活动的相对高发区。在此情况下,建议对该区域及附近的采场进行了回采顺序优化和采场结构参数优化,保障了该采区内回采活动的安全、高效地推进,大大降低了安全风险,促成了-700m水平至-760m水平的、544勘探线至554勘探线之间的中高地压风险矿区约矿石3.30万吨矿石的回采,项目实施两年来额外增加的产值约3556.37 万元。