一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微地震監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng) 用技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微地震是一種小型的地震，在地下礦井深部開采過程中發(fā)生巖石破裂和地震活 動，常常是不可避免的現(xiàn)象。由開采誘發(fā)的地震活動，通常定義為，在開采坑道附近的巖體 內(nèi)因應(yīng)力場變化導(dǎo)致巖石破壞而引起的那些地震事件。開采坑道周圍的總的應(yīng)力狀態(tài)，是 開采引起的附加應(yīng)力和巖體內(nèi)的環(huán)境應(yīng)力的總和。
[0003] 巖爆是巖石猛烈的破裂，造成開采坑道的破壞，只有那些能夠引起礦區(qū)附近的地 區(qū)都受到破壞的地震事件才叫做沖擊地壓或巖爆。對地下開采誘發(fā)的地震活動性的研究表 明，礦震不一定全都發(fā)生在開采的地點，且不同地區(qū)的最大震級也不相同，但礦震深度一般 對應(yīng)于開采挖掘的深度。在由開采引起的地震事件的大的系列里，沖擊地壓是其中的一個 分支。
[0004] 微地震監(jiān)測可以提供實測的地應(yīng)力檢測，而非模擬數(shù)值。通過研究地應(yīng)力的演化 疊加，可以準(zhǔn)確標(biāo)定沖擊地壓帶。應(yīng)用矩張量反演，可以將微地震數(shù)據(jù)與震源機制結(jié)合，準(zhǔn) 確解釋地層中震源的破裂形式與能量。微地震監(jiān)測還可以提供三維的完整覆蓋。這種新技 術(shù)為研究覆巖空間破裂形態(tài)和應(yīng)力場分布提供了新的手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)。通過矩張量反演地應(yīng) 力，可以將微地震數(shù)據(jù)與震源機制結(jié)合，準(zhǔn)確的解釋地層中震源的破裂形式；通過研究分析 地應(yīng)力的演化疊加，可以準(zhǔn)確標(biāo)定沖擊地壓帶。
[0006] 本發(fā)明可以通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)： 對沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋； 微地震信號的收集； 通過矩張量反演方法反演應(yīng)力場； 分析地應(yīng)力的大小、方向，標(biāo)定沖擊地壓帶。
[0007] 對沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋為：根據(jù)庫倫-摩爾破裂準(zhǔn)則，如果用摩爾圓表 示的應(yīng)力狀態(tài)達到了庫倫-摩爾條件，那么剪切破壞就會發(fā)生，也就發(fā)生了沖擊地壓。
[0008] 微地震信號的收集是通過在震源附近布置檢波器，以此來獲取震源的相關(guān)信息。
[0009] 通過矩張量反演方法反演應(yīng)力場包括利用6個獨立的力對來描述震源的斷裂方 式，其中每一種震源機制(斷裂的方式）可以是一個或多個矩張量成分的疊加。
[0010] 分析地應(yīng)力的大小、方向，標(biāo)定沖擊地壓帶是通過微地震速度反演與矩張量反演 技術(shù)來分析地應(yīng)力分布演化規(guī)律，由此來標(biāo)定沖擊地壓帶。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于：通過研究地應(yīng)力的演化疊加，可以準(zhǔn)確標(biāo)定沖擊地壓 帶；應(yīng)用矩張量反演，可以將微地震數(shù)據(jù)與震源機制結(jié)合，準(zhǔn)確解釋地層中震源的破裂形式 與能量；微地震監(jiān)測還可以提供三維的完整覆蓋。這種新技術(shù)為研究覆巖空間破裂形態(tài)和 應(yīng)力場分布提供了新的手段。
[0012] 下面通過實施例并配合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0013] 上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了更清楚的介紹本發(fā)明，以下結(jié)合附圖和具 體實施方式對本發(fā)明做進一步的詳述。
[0014] 圖1為本發(fā)明一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)的技術(shù)路線圖。
[0015] 圖2為解釋沖擊地壓發(fā)生機理的摩爾圓表示的應(yīng)力狀態(tài)圖。
[0016] 圖3為矩張量反演方法中矩張量的概述圖。
[0017] 圖4為矩張量反演方法中具體模型化的矩張量表示圖。
[0018] 圖5為一個反演地應(yīng)力圖的圖例。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明是一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)。請參閱圖1所示，其技術(shù)路 線包括如下步驟。
[0020] 第一步，具體介紹對沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋。請參閱圖2所示的摩爾圓表 示的應(yīng)力狀態(tài)圖，根據(jù)庫倫-摩爾破裂準(zhǔn)則，如果用摩爾圓表示的應(yīng)力狀態(tài)達到了庫倫-摩 爾條件，那么剪切破壞就會發(fā)生，也就發(fā)生了沖擊地壓。煤層解析氣的出現(xiàn)提高了空隙壓 力，使得有效應(yīng)力減少，摩爾圓向左移動(如圖2(b)所示)。
[0021] 第二步，微地震信號的收集是通過在震源附近布置檢波器，在微地震記錄上拾取P 波和S波初至的幅度，以此來獲取震源的相關(guān)信息。
[0022] 第三步，請配合參閱圖3和圖4所示，通過矩張量反演方法反演應(yīng)力場。
[0023] 首先是對矩張量的解釋：矩張量是對發(fā)生地震的震源的等效表示；利用6個獨立 的力對來描述震源的斷裂方式。通過矩張量，我們可以知道震源的震動方式和斷裂方式。特 別的，通過張量的疊加，可以判斷地應(yīng)力的大小和方向，從而判斷應(yīng)力集中帶。
[0024] 接下來說明矩張量反演方法，通過速度模型計算格林函數(shù)；在微地震記錄上拾取 P波和S波初至的幅度；利用至少6個儀器的P波初至幅度來反演矩張量；特別的，單個事 件具有較大的不確定性，不能完全表示區(qū)域的應(yīng)力場，因此我們需要使用一組矩張量來減 小單個事件的不確定性。通過一組微地震事件的矩張量，假設(shè)發(fā)生區(qū)域的應(yīng)力場不變，且微 地震的滑動方向是沿著最大剪切應(yīng)力的方向，我們可以利用網(wǎng)格搜索找出最佳符合所有微 地震事件的應(yīng)力場數(shù)值。反演的結(jié)果是三個主應(yīng)力的方向以及一個應(yīng)力大小的比值。
[0025]
【主權(quán)項】
1. 一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，其特征是，所述的技術(shù)具體包括： 對沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋； 微地震信號的收集； 通過矩張量反演方法反演應(yīng)力場； 分析地應(yīng)力的大小、方向，標(biāo)定沖擊地壓帶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于：對 沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋為；根據(jù)庫倫-摩爾破裂準(zhǔn)則，如果用摩爾圓表示的應(yīng)力狀 態(tài)達到了庫倫-摩爾條件，那么剪切破壞就會發(fā)生，也就發(fā)生了沖擊地壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于：微 地震信號的收集是通過在震源附近布置檢波器，W此來獲取震源的相關(guān)信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于：通 過矩張量反演方法反演應(yīng)力場包括利用6個獨立的力對來描述震源的斷裂方式，其中每一 種震源機制(斷裂的方式）可W是一個或多個矩張量成分的疊加。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于：分 析地應(yīng)力的大小、方向，標(biāo)定沖擊地壓帶是通過微地震速度反演與矩張量反演技術(shù)來分析 地應(yīng)力分布演化規(guī)律，由此來標(biāo)定沖擊地壓帶。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微地震在沖擊地壓監(jiān)測上的應(yīng)用技術(shù)，所述的技術(shù)具體包括：對沖擊地壓發(fā)生機理的一種解釋；微地震信號的收集；通過矩張量反演方法反演應(yīng)力場；分析地應(yīng)力的大小、方向，標(biāo)定沖擊地壓帶。本發(fā)明通過研究地應(yīng)力的演化疊加，可以準(zhǔn)確標(biāo)定沖擊地壓帶；應(yīng)用矩張量反演，可以將微地震數(shù)據(jù)與震源機制結(jié)合，準(zhǔn)確解釋地層中震源的破裂形式與能量。這種新技術(shù)為研究覆巖空間破裂形態(tài)和應(yīng)力場分布提供了新的手段。
【IPC分類】G01V1-30, G01V1-24
【公開號】CN104536047
【申請?zhí)枴緾N201510000734
【發(fā)明人】王紹權(quán), 王一林
【申請人】奧菲（北京）石油技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月4日