一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及豎井工程領域，具體涉及一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法。
【背景技術】
[0002]隨著深部地下工程技術的發(fā)展，豎井開挖深度不斷加深，開挖導致的地壓災害問題日益突出，微震監(jiān)測技術逐步成為地下工程深部豎井開挖過程中地壓災害監(jiān)測和安全生產管理的重要手段。在豎井開挖過程中，利用微震監(jiān)測技術，在發(fā)生微震活動的區(qū)域內布設傳感器，探測巖體微破裂所釋放出的地震波，加以分析、處理后確定微震事件發(fā)生的時間、空間位置和強弱信息，從而判斷潛在的巖爆活動規(guī)律并對巖體穩(wěn)定性進行評估預警，指導豎井的開挖及安全生產管理。
[0003]雖然微震監(jiān)測技術在巷道、硐室、水利、邊坡等巖體工程的安全風險管理及災害預警方面取得了很多突破性的進展，但至今還未見其在超深豎井施工過程中成功應用的報道。微震監(jiān)測技術在超深豎井中的應用存在諸多困難，主要包括:1)豎井作為豎向線性工程，施工過程中監(jiān)測點的布置難度較大，傳感器布置是否合理將會嚴重影響微震震源的定位精度;2)作為礦山基建期的初期工程，豎井出口唯一，鉆孔、爆破、通風、提升和支護等作業(yè)都在狹小的空間中進行，監(jiān)測工作需要與施工工序協(xié)調進行，否則會影響施工進度;3)由于微震傳感器在巖體中監(jiān)測范圍有限，隨著豎井掘進面的不斷下移，需要不斷地重新布置傳感器，以保證微震的定位精度。因此，針對微震監(jiān)測技術在超深豎井施工過程的應用中，監(jiān)測點合理布置和工序協(xié)調復雜等問題，有必要研究合理的傳感器布置方式，建立與開挖工序和掘進速度相適應的微震監(jiān)測方案，實現(xiàn)微震事件的連續(xù)監(jiān)測，從而對開挖過程中巖體穩(wěn)定性進行評估預警，為微震監(jiān)測技術在大斷面超深豎井開挖過程中的應用奠定基礎。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對微震監(jiān)測技術在超深豎井的應用過程中，監(jiān)測點合理布置和工序協(xié)調復雜等問題，提供一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，建立與開挖工序和掘進速度相適應的微震監(jiān)測方案，實現(xiàn)豎井開挖工程中微破裂信號源的有效捕捉，提高微震震源的定位精度，為微震監(jiān)測技術在大斷面超深豎井開挖過程中的應用奠定基礎。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案為:
[0006]—種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，包括如下步驟:
[0007]1)第一組傳感器的布置
[0008]在離開挖掌子面最近的已襯砌馬頭門巖壁和與其對應的豎井井壁內布置第一組傳感器，在已襯砌馬頭門一側的巖壁內設置傳感器I;在已襯砌馬頭門另一側靠近豎井的井壁處設置傳感器π ;傳感器m設置在豎井的井壁內，傳感器m與傳感器π以豎井中心線為對稱中心對稱布置;在傳感器I上方的巖壁內設置傳感器IV，所述傳感器IV和傳感器I在已襯砌馬頭門中心線所在平面上的投影以已襯砌馬頭門中心線為對稱中心呈對稱布置;在傳感器Π上方的井壁內設置傳感器V，所述傳感器V和傳感器Π在已襯砌馬頭門中心線所在平面上的投影以已襯砌馬頭門中心線為對稱中心呈對稱布置;在傳感器m上方的井壁內設置傳感器VI，所述傳感器VI和傳感器m在已襯砌馬頭門中心線所在平面上的投影以已襯砌馬頭門中心線為對稱中心呈對稱布置；
[0009]2)第二組和第三組傳感器隨掌子面的下移交替布置
[0010]2.1)在已襯砌馬頭門下方的豎井井壁內布置第二組傳感器，所述第二組傳感器中各傳感器位于同一平面a內；
[0011]2.2)在平面a下方的豎井井壁內布置第三組傳感器，所述第三組傳感器中各傳感器位于同一平面b內，平面b與平面a平行，且平面b內第三組傳感器中的各傳感器與平面a內第二組傳感器中的各傳感器在水平投影上呈交錯排布；
[0012]2.3)在平面b的下方重復步驟2.1)和2.2)，直至距離下一馬頭門底板高度不足30m時停止第二組和第三組傳感器的交替下移布置。
[0013]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，還包括步驟3)，當開挖到下一個馬頭門時，重復步驟1)和步驟2)重新布置第一、二和三組傳感器，直到豎井開挖完畢;豎井的深度大于等于500m，所述豎井為大斷面豎井。
[0014]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，步驟1)中傳感器I，距離已襯砌馬頭門硐室中心線垂直距離3m左右，布置高度相對于已襯砌馬頭門底部1.5m,傳感器Π和傳感器ΙΠ的布置高度均為相對于已襯砌馬頭門底部1.5m。
[0015]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，步驟2.1)平面a中各傳感器布置在離掘進掌子面最近的已襯砌馬頭門下方20-25m處已襯砌的井壁內；
[0016]步驟2.2)當掘進掌子面離平面a距離為25-30m時，開始進行平面b內第三組傳感器的布置，平面b中第三組傳感器布置在平面a下方已襯砌的井壁內。
[0017]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，步驟2.3)在平面b的下方重復步驟2.1)和2.2)，采用回收式安裝方式進行傳感器的布置，步驟2.3)在平面b的下方重復步驟2.1)并安裝步驟2.1)中平面a內的傳感器，重復步驟2.2.)并安裝步驟2.2)中平面b內的傳感器。
[0018]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，各組中傳感器的數(shù)據線布設在豎井內壁人工打的線槽里面，并用速凝水泥封住線槽。
[0019]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，還具有數(shù)據采集服務器，所述數(shù)據采集服務器布置在離掘進掌子面最近的已襯砌馬頭門一側的硐室中。
[0020]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，所述第一組、第二組和第三組傳感器的安裝均在井筒爆破、通風、出渣工序完畢后，到下一次爆破裝藥開始時的這一段時間之內工人依托吊盤進行安裝。
[0021]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，所述第一組、第二組和/或第三組傳感器中的各傳感器均為單向速度傳感器，可測范圍為10—2000Hz。
[0022]所述的一種適用于超深豎井施工過程中微震傳感器的布置方法，所述第一組、第二組和第三組傳感器中各傳感器均采用打孔安裝的方式進行安裝布置，且布置深度均超過圍巖松弛深度，所述第一組傳感器采用注漿的方式固定在孔底，使傳感器與巖體固定耦合；所述第二組傳感器和第三組傳感器采用可回收式安裝方式進行安裝。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]1)考慮到豎井開挖過程中各工序的特點，安裝傳感器的時機選擇在豎井開挖過程中的爆破、通風、出渣工序完畢后，直到下一次爆破裝藥開始時，這一段時間之內進行安裝。合理利用傳感器安裝的最佳時機，減少了對豎井施工進度的影響。
[0025]2)第一組傳感器采用永久安裝的方式安裝在馬頭門區(qū)域附近，不僅可以對豎井開挖過程中穩(wěn)定性進行監(jiān)測，同時也可以對豎井開挖后采場的穩(wěn)定性進行監(jiān)測。第二組傳感器和第三組傳感器采用可回收式的安裝方式進行安裝，并隨掘進面的下移而移動，這樣可實現(xiàn)對微震活動頻繁的開挖面附近巖體穩(wěn)定性進行局部重點監(jiān)測。各組傳感器相互協(xié)調，有利于對豎井整個開挖過程中的監(jiān)測評估和預警。
[0026]3)充分利用豎井開挖提供的空間，三組傳感器分別布置在離開挖掘進面最近的馬頭門及其以下區(qū)域，第一組中的各傳感器在水平投影上呈交錯方式布置，第二組和第三組中的傳感器隨著開挖面的下移