我國是世界上受沖擊地壓等動力災害威脅最為嚴重的國家。以瓦斯突出、沖擊地壓為典型的礦山動力災害是阻礙采礦業健康發展的主要災害之一。 調研發現，由于開采深度、強度以及煤層賦存條件的變化，以沖擊地壓為代表的礦井災害呈現增加趨勢，其特點表現為由簡單向復雜過渡，預警、治理難度將逐步加大。可以預見，這類難題未來將嚴重制約我國礦山企業的安全、高效生產。因此，如何在“防”“控”之前實現對災害的有效辨識和準確預警至關重要。

△礦山領域的微震監測技術發展標志事件

目前，沖擊地壓災害防治區域由側重局部防治向聯合區域防治發展，防治手段也逐步由被動防治向主動預防過渡，防治方法呈現時空特性。作為礦山災害防治的依據和基礎——礦山災害的監測與檢測意義重大，該項工作貫穿于采礦活動的前期（探測）、中期（監測）以及后期（評估）整個過程：一方面，利用監測技術可以獲得煤巖的內部形態結構，揭示采動條件下煤巖內部的微觀結構演化規律，這有利于揭示沖擊地壓的發生機制；另一方面，通過對比分析外部因素的影響，進一步揭示和挖掘煤巖破壞失穩的前兆特征規律；此外，通過確立煤巖內部損傷區域的空間位置及范圍，為提高災害的準確預警、確立合理防治措施和方案、保證礦山安全生產提供理論和實踐依據。微震監測技術是礦山安全領域的重要技術手段之一，該技術通過獲取煤巖破裂過程產生的震動信息，研究煤巖內部應力分布、煤巖活動規律等，實現對沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災害的監測、監控。因此，研究并掌握礦山微震數據的分析處理方法，揭示煤巖內部應力分布規律、獲取煤巖活動特征等，是實現煤巖動力災害精準防控的重要基礎。

微震監測能夠有效監測預警動力災害，但微震監測中有效波形的自動識別與精確定位仍是國際性的難題。其原因有二：一是微震波形的自動識別涉及復雜的分析技術；二是礦山生產環境復雜，干擾因素多，波形識別難度大。在礦山現場，由于沒有有效的微震事件自動識別手段和方法，微震監測系統無法自動識別記錄有效事件，技術人員依靠人工處理方式，每天面臨大量亟待分析處理的微震數據，效率較低，且常出現誤處理、漏處理及處理不及時等情況。針對這一難題，國內外專家開展了大量工作，提出了眾多解決方案和手段，并取得了大量研究成果，但從工程應用角度仍存在諸多問題尚待突破，如礦山微震波形識別等。傳統的解決方法只解譯了微震信號中的部分特征信息，并以此作為識別微震信號的判據，并沒有建立可靠的礦山微震波形自動識別體系。這種單一的特征信息難以描述復雜的微震波形變化，其精確程度僅僅停留在識別典型微震事件上，對于礦山微震這種隨機的、復雜的信號，其識別精度和效率離現場需求還有一定距離。

在此背景下，本書從礦山微震波形基礎理論研究出發，系統論述了礦山微震信號處理理論和方法，介紹了微震信號處理技術在實際工程中的應用情況及最新進展。全書內容以“微震數據處理”為主線，分別從信號產生機制、去噪預處理、特征挖掘與表征、波形分類識別、震源反演計算等角度進行敘述。

微震監測技術應用領域

微震技術在采礦、石油、邊坡、隧道等領域的成功應用及其多屬性特征，使其得到了越來越多煤礦領域研究人員的關注和重視，并逐步發展成為當前深部礦井沖擊地壓防治、高瓦斯礦井防突等難題的重要技術手段。

礦山微震監測技術作為一種重要的巖體動力學監測手段，能夠實時監測地下礦井中的微震信號，為礦山安全提供有效保障。微震技術通過檢測礦山開采過程中巖體的微小震動，能夠及時發現巖體內部的破裂、滑移、沖擊地壓等現象，預測礦山災害的發生，從而為礦山災害的預防和治理提供依據。與傳統的監測方法相比，微震技術具有更高的空間分辨率和靈敏度，能夠在礦山深部和復雜環境中實現高效的監測。

該技術的應用不僅能夠實時監控礦山開采過程中的巖體變形和災害演化，還能提供準確的動力學信息。近年來微震監測技術已成為礦山安全監測的主要技術手段之一。在礦山領域，微震技術被應用于礦山安全監測、風險評估、預防控制以及開采工藝設計與優化等方面；此外，在工作面超前探測、礦山防盜采、露天礦邊坡穩定性監測、突水災害監測預警等方面也呈現良好成效。

研究內容及研究方法

本書針對微震監測中有效波形的自動識別與精確定位難題，從實驗室試驗、理論研究、數據分析、模型構建及現場驗證等角度，對礦山微震波形的自動識別與定位進行初步嘗試。在分析微震信號誘發機制與傳播規律的基礎上，提出礦山微震信號分析與預處理方法，為后文自動識別模型的建立提供基礎。結合典型礦山微震信號屬性，提取相應的屬性作為特征量，通過現場數據的研究，確立不同特征屬性的定量表達方法與模型，并建立相應的特征向量指標。通過構建分類器，對礦山微震信號進行自動識別。

在上述研究基礎上，提出一種新的用于小范圍工作面微震監測的定位算法，解決微震波初始到時自動拾取問題。最后，結合工程現場，對上述方法進行驗證和有效應用。主要研究內容包括以下幾個部分：

①礦山微震信號的誘發機制與傳播規律

②礦山微震信號分析與預處理

③礦山微震信號的特征提取與定量表達

④礦山微震波形自動識別模型構建

⑤礦山微震信號到時拾取與優化定位研究

⑥礦山微震數據資料處理與應用研究

本文摘編自《礦山微震信號處理技術與應用》一書，有刪減，圖片來源于該書，標題為編者所加。

《礦山微震信號處理技術與應用》

ISBN 978-7-03-078717-0
朱權潔 姜福興 朱斯陶 等 著

責任編輯：周 丹 李佳琴 曾佳佳

以沖擊地壓、 煤與瓦斯突出為代表的煤巖動力災害嚴重威脅著礦山企業的安全高效生產， 微震監測技術作為礦山安全監測的重要技術手段被廣泛應用。本書從微震信號分析基礎理論出發，對礦山微震信號的處理技術與應用進行了系統研究和總結， 內容涵蓋礦山微震信號誘發機制與傳播規律，微震信號預處理與去噪分析、特征提取與定量表達，微震信號自動識別、到時拾取、震源優化定位等。
本書適合從事礦山微震監測技術研究的科研、 技術和工程人員學習使用，也可作為高等院校采礦工程、安全工程等專業研究生及相關人員的參考書。

（本文編輯：洪弘）

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