微震监测技术是利用煤岩受载破裂过程中产生的微震信号来研究和评价煤岩体稳定性的一种地球物理实时监测技术。
通过煤岩体破裂过程中产生的微震波形信号、震源定位和能量等信息,微震监测技术可以用来研究煤岩体内部的裂隙扩展及空间展布形态、岩体破裂机制等。
微震监测最早起源于20世纪30年代,美国的Obert 和Duvall 在采用声波探测技术研究矿井岩爆问题时,发现了受载岩石能产生震动波,并将这种现象称之为“Rock Talk”。随后,大量的实验室和现场实验都验证了岩石受载破坏的“Rock Talk”现象,即煤岩体声发射/微震活动现象。
近30年来,微震监测技术在煤矿安全高效生产中发挥着重要作用。在煤岩体水力压裂监测方面。煤岩体水力压裂裂缝扩展及空间展布形态对于提高压裂效果和优化压裂设计方案具有重要意义。国内外学者采用微震监测技术对油气田水力压裂裂缝监测进行了大量研究,在压裂诱发微震波场特征、资料品质、微震震源定位、微震监测裂缝解释等方面取得了一系列研究成果,极大的推动了油气的勘探开发进程。然而微震监测技术在煤矿煤岩体水力压裂裂缝扩展和空间展布形态方面的研究起步较晚,相关研究成果较少。
相比砂岩、页岩等致密岩层,煤层较为松软、结构复杂,煤体节理裂隙发育,非均匀性强,水力压裂导致煤体破裂所产生的微震信号以及在煤层介质中的传播规律都具有独特的特征; 另外,与地面油气水力压裂相比,煤矿井下煤岩体水力压裂强度和范围相对较小,背景噪音和干扰信号较多,微震信号识别难度更大,对震源定位精度要求更高,因此需要对煤岩体水力压裂微震信号特征、微震信号识别和震源定位成像方法进行系统深入的研究,对实现煤岩体水力压裂裂缝监测实时监测和压裂效果评价具有重要意义。
煤矿微震监测仍然有很多问题需要进行系统深入研究,主要包含如下: 煤岩不同破坏类型,特别是流体作用或参与下的微震波形信号特征; 高精度的微震信号自动识别和到时自动拾取; 基于微震监测的被动成像理论与技术; 煤岩动力灾害前兆信息智能感知和多元信息融合监控预警体系; 煤岩水力压裂裂缝微震监测与定位成像技术等。同时还应加快发展和完善具有自主知识产权的高性能、高精度、高可靠性的微震监测系统。
参考文献:《微震监测技术及其在煤矿的应用现状与展望》
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