一种微地震在冲击地压监测上的应用技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微地震监测技术领域，特别是涉及一种微地震在冲击地压监测上的应 用技术。
【背景技术】
[0002] 微地震是一种小型的地震，在地下矿井深部开采过程中发生岩石破裂和地震活 动，常常是不可避免的现象。由开采诱发的地震活动，通常定义为，在开采坑道附近的岩体 内因应力场变化导致岩石破坏而引起的那些地震事件。开采坑道周围的总的应力状态，是 开采引起的附加应力和岩体内的环境应力的总和。
[0003] 岩爆是岩石猛烈的破裂，造成开采坑道的破坏，只有那些能够引起矿区附近的地 区都受到破坏的地震事件才叫做冲击地压或岩爆。对地下开采诱发的地震活动性的研究表 明，矿震不一定全都发生在开采的地点，且不同地区的最大震级也不相同，但矿震深度一般 对应于开采挖掘的深度。在由开采引起的地震事件的大的系列里，冲击地压是其中的一个 分支。
[0004] 微地震监测可以提供实测的地应力检测，而非模拟数值。通过研究地应力的演化 叠加，可以准确标定冲击地压带。应用矩张量反演，可以将微地震数据与震源机制结合，准 确解释地层中震源的破裂形式与能量。微地震监测还可以提供三维的完整覆盖。这种新技 术为研究覆岩空间破裂形态和应力场分布提供了新的手段。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种微地震在冲击地压监测上的应用技术。通过矩张量反演地应 力，可以将微地震数据与震源机制结合，准确的解释地层中震源的破裂形式；通过研究分析 地应力的演化叠加，可以准确标定冲击地压带。
[0006] 本发明可以通过如下技术措施来实现： 对冲击地压发生机理的一种解释； 微地震信号的收集； 通过矩张量反演方法反演应力场； 分析地应力的大小、方向，标定冲击地压带。
[0007] 对冲击地压发生机理的一种解释为：根据库伦-摩尔破裂准则，如果用摩尔圆表 示的应力状态达到了库伦-摩尔条件，那么剪切破坏就会发生，也就发生了冲击地压。
[0008] 微地震信号的收集是通过在震源附近布置检波器，以此来获取震源的相关信息。
[0009] 通过矩张量反演方法反演应力场包括利用6个独立的力对来描述震源的断裂方 式，其中每一种震源机制(断裂的方式）可以是一个或多个矩张量成分的叠加。
[0010] 分析地应力的大小、方向，标定冲击地压带是通过微地震速度反演与矩张量反演 技术来分析地应力分布演化规律，由此来标定冲击地压带。
[0011] 本发明的有益效果在于：通过研究地应力的演化叠加，可以准确标定冲击地压 带；应用矩张量反演，可以将微地震数据与震源机制结合，准确解释地层中震源的破裂形式 与能量；微地震监测还可以提供三维的完整覆盖。这种新技术为研究覆岩空间破裂形态和 应力场分布提供了新的手段。
[0012] 下面通过实施例并配合附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0013] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的介绍本发明，以下结合附图和具 体实施方式对本发明做进一步的详述。
[0014] 图1为本发明一种微地震在冲击地压监测上的应用技术的技术路线图。
[0015] 图2为解释冲击地压发生机理的摩尔圆表示的应力状态图。
[0016] 图3为矩张量反演方法中矩张量的概述图。
[0017] 图4为矩张量反演方法中具体模型化的矩张量表示图。
[0018] 图5为一个反演地应力图的图例。
【具体实施方式】
[0019] 本发明是一种微地震在冲击地压监测上的应用技术。请参阅图1所示，其技术路 线包括如下步骤。
[0020] 第一步，具体介绍对冲击地压发生机理的一种解释。请参阅图2所示的摩尔圆表 示的应力状态图，根据库伦-摩尔破裂准则，如果用摩尔圆表示的应力状态达到了库伦-摩 尔条件，那么剪切破坏就会发生，也就发生了冲击地压。煤层解析气的出现提高了空隙压 力，使得有效应力减少，摩尔圆向左移动(如图2(b)所示)。
[0021] 第二步，微地震信号的收集是通过在震源附近布置检波器，在微地震记录上拾取P 波和S波初至的幅度，以此来获取震源的相关信息。
[0022] 第三步，请配合参阅图3和图4所示，通过矩张量反演方法反演应力场。
[0023] 首先是对矩张量的解释：矩张量是对发生地震的震源的等效表示；利用6个独立 的力对来描述震源的断裂方式。通过矩张量，我们可以知道震源的震动方式和断裂方式。特 别的，通过张量的叠加，可以判断地应力的大小和方向，从而判断应力集中带。
[0024] 接下来说明矩张量反演方法，通过速度模型计算格林函数；在微地震记录上拾取 P波和S波初至的幅度；利用至少6个仪器的P波初至幅度来反演矩张量；特别的，单个事 件具有较大的不确定性，不能完全表示区域的应力场，因此我们需要使用一组矩张量来减 小单个事件的不确定性。通过一组微地震事件的矩张量，假设发生区域的应力场不变，且微 地震的滑动方向是沿着最大剪切应力的方向，我们可以利用网格搜索找出最佳符合所有微 地震事件的应力场数值。反演的结果是三个主应力的方向以及一个应力大小的比值。
[0025]
【主权项】
1. 一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，其特征是，所述的技术具体包括： 对冲击地压发生机理的一种解释； 微地震信号的收集； 通过矩张量反演方法反演应力场； 分析地应力的大小、方向，标定冲击地压带。
2. 根据权利要求1所述的一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，其特征在于：对 冲击地压发生机理的一种解释为；根据库伦-摩尔破裂准则，如果用摩尔圆表示的应力状 态达到了库伦-摩尔条件，那么剪切破坏就会发生，也就发生了冲击地压。
3. 根据权利要求1所述的一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，其特征在于：微 地震信号的收集是通过在震源附近布置检波器，W此来获取震源的相关信息。
4. 根据权利要求1所述的一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，其特征在于：通 过矩张量反演方法反演应力场包括利用6个独立的力对来描述震源的断裂方式，其中每一 种震源机制(断裂的方式）可W是一个或多个矩张量成分的叠加。
5. 根据权利要求1所述的一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，其特征在于：分 析地应力的大小、方向，标定冲击地压带是通过微地震速度反演与矩张量反演技术来分析 地应力分布演化规律，由此来标定冲击地压带。
【专利摘要】本发明提供了一种微地震在冲击地压监测上的应用技术，所述的技术具体包括：对冲击地压发生机理的一种解释；微地震信号的收集；通过矩张量反演方法反演应力场；分析地应力的大小、方向，标定冲击地压带。本发明通过研究地应力的演化叠加，可以准确标定冲击地压带；应用矩张量反演，可以将微地震数据与震源机制结合，准确解释地层中震源的破裂形式与能量。这种新技术为研究覆岩空间破裂形态和应力场分布提供了新的手段。
【IPC分类】G01V1-30, G01V1-24
【公开号】CN104536047
【申请号】CN201510000734
【发明人】王绍权, 王一林
【申请人】奥菲（北京）石油技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月4日