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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 礦震震源機(jī)理三維模型及其應(yīng)用
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)礦山地震的研究工作都受到礦山地震震源產(chǎn)生機(jī)理，監(jiān)測(cè)臺(tái)站空間分布的影響。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機(jī)理，建立三維激振模型和速度模型。本文首先通過(guò)分析礦山地震產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)礦震進(jìn)行分類。然后以波在介質(zhì)中傳播模型為基礎(chǔ)，在假定介質(zhì)均勻連續(xù)條件下建立礦震波的三維激震模型，進(jìn)而導(dǎo)出礦震波的傳播模型。通過(guò)在礦震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)礦山地震的研究，大多集中在礦震的類型，危險(xiǎn)性評(píng)估與區(qū)域劃分，震級(jí)計(jì)算及定位研究，礦震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。但上述工作受到了各種因素影響，尤其是受到礦山地震震源產(chǎn)生機(jī)理，監(jiān)測(cè)臺(tái)站空間分布的影響。本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機(jī)理，建立三維激振模型和速度模型。該模型的研究有助于提高震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度，能夠?yàn)槊禾堪踩a(chǎn)提供有力的保障，同時(shí)對(duì)深部礦井煤礦開采工程中的研究和應(yīng)用有著廣闊的前景，可使我國(guó)的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過(guò)應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度，為后期礦震震級(jí)計(jì)算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。 一、本文通過(guò)分析礦山地震產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)礦震進(jìn)行分類。礦山地震可以分為三種：煤體壓縮型礦震、頂板斷裂型礦震、斷層錯(cuò)動(dòng)型礦震。 二、建立礦山地震發(fā)生的三維激振模型，進(jìn)而導(dǎo)出礦震波的傳播模型。 本文討論上述三種礦震發(fā)生的位置相對(duì)于地殼而言，可視為一單元體結(jié)構(gòu)。假設(shè)介質(zhì)均勻、連續(xù)，各向同性。這時(shí)介質(zhì)中某一點(diǎn)發(fā)生破壞，擾動(dòng)會(huì)由這一點(diǎn)呈放射線狀傳播，即介質(zhì)中各點(diǎn)擾動(dòng)情況呈以該點(diǎn)為中心的中心對(duì)稱狀，現(xiàn)在取任意一條放射線研究，其等效于一端固定一端自由的弦，研究縱波的振動(dòng)及波動(dòng)情況。 在此條件下得到的礦震三維激振模型，當(dāng)位移取初值時(shí)為振動(dòng)方程。本文簡(jiǎn)單分析了該模型的物理含義。 通過(guò)將三維激振模型簡(jiǎn)化為球面波模型，可以得到該微分方程的近似解，并討論了該近似解的物理意義和物理參數(shù)。 三、在上述模型建立后，將其應(yīng)用于×××大學(xué)沖擊地壓研究院研制的礦山微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接收，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。并列出震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的前后對(duì)比。 四、本文通過(guò)對(duì)介質(zhì)假設(shè)的基礎(chǔ)之上，推導(dǎo)了礦山地震三維激振模型，并在實(shí)踐中獲得了應(yīng)用，得到以下結(jié)論： （1）模型的建立是在介質(zhì)連續(xù)、均勻和各項(xiàng)同性的基礎(chǔ)上推導(dǎo)而得的，公式中給出了各個(gè)參量的表達(dá)式和計(jì)算方法； （2）通過(guò)在實(shí)踐中的應(yīng)用，該模型在一定程度上提高了震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度；
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前礦震產(chǎn)生的機(jī)理尚不明確。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)分析礦山地震產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)礦震進(jìn)行分類。同時(shí)建立礦山地震發(fā)生的三維激振模型，進(jìn)而導(dǎo)出礦震波的傳播模型。通過(guò)在礦震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度。該模型的建立解釋了礦震發(fā)生機(jī)理，為后期礦震震級(jí)計(jì)算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品以波在介質(zhì)中傳播模型為基礎(chǔ)，在假定介質(zhì)均勻連續(xù)條件下建立礦震波激震模型，具有一定的科學(xué)性和先進(jìn)性。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)該問(wèn)題的研究較少。對(duì)礦震的研究大多集中在礦震的類型，危險(xiǎn)性評(píng)估與區(qū)域劃分，震級(jí)計(jì)算及定位研究，礦震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。因此，本作品具有一定的創(chuàng)新性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品的研究將對(duì)于礦山地震的監(jiān)測(cè)起到一定的推動(dòng)作用。并且，該論文已經(jīng)在煤礦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了初步應(yīng)用，取得了較好的效果。本作品的研究將有效的提高震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度。并為后期礦震震級(jí)計(jì)算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)礦山地震的研究，大多集中在礦震的類型，危險(xiǎn)性評(píng)估與區(qū)域劃分，震級(jí)計(jì)算及定位研究，礦震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。但上述工作受到了各種因素影響，尤其是受到礦山地震震源產(chǎn)生機(jī)理，監(jiān)測(cè)臺(tái)站空間分布的影響。本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機(jī)理，建立三維激振模型和速度模型。該模型的研究有助于提高震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度，能夠?yàn)槊禾堪踩a(chǎn)提供有力的保障，同時(shí)對(duì)深部礦井煤礦開采工程中的研究和應(yīng)用有著廣闊的前景，可使我國(guó)的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過(guò)應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度，為后期礦震震級(jí)計(jì)算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
獲獎(jiǎng)情況
- 2010年12月，作為大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃成果一部分，獲得校優(yōu)秀成果獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 潘一山，趙揚(yáng)鋒，官福海，等.礦震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的研究及應(yīng)用 [2] 潘一山，李忠華，章夢(mèng)濤. 我國(guó)沖擊地壓分布、類型、機(jī)理及防治研究 [3] 丁紅旗. 關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)相位差的研究 [5] 杜功煥，朱哲民，龔秀芬.聲學(xué)基礎(chǔ) [6] 葉根喜，姜福興，郭延華，等.煤礦深部采場(chǎng)爆破地震波傳播規(guī)律的微震原位試驗(yàn)研究
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)我國(guó)礦井已經(jīng)進(jìn)入深部開采，同時(shí)沖擊地壓、瓦斯突出、突水、頂?shù)装遄冃纹屏训让旱V事故頻繁發(fā)生，而與之相伴發(fā)生的礦震也日趨嚴(yán)重。因此對(duì)礦山地震的研究具有科學(xué)理論意義和重要的實(shí)用價(jià)值。國(guó)際上十分重視礦山地震的研究，成為地震學(xué)家研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。在礦山地震的定位與布局，類型與機(jī)理，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，危險(xiǎn)性評(píng)估等方面進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了一些重要的成果。在信號(hào)識(shí)別方面，傳統(tǒng)的人工識(shí)別方法如直觀檢驗(yàn)法、和達(dá)曲線檢驗(yàn)法等，以及逐漸發(fā)展的時(shí)域分析法 ，標(biāo)準(zhǔn)差法，自回歸法等來(lái)判斷P波和S波到時(shí)。近年來(lái)，劉希強(qiáng)，滕云田等人采用小波分析方法來(lái)識(shí)別地震震相。以上這些信號(hào)識(shí)別方法能為礦山地震震級(jí)計(jì)算、定位計(jì)算提供基礎(chǔ)。 但是上述方法都是在基于通過(guò)礦山地震信號(hào)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)之上而進(jìn)行的。換言之，礦山地震的研究大多集中研究地震產(chǎn)生的機(jī)理，研究地震的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)地震波進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而去進(jìn)行震級(jí)的計(jì)算和定位，并尋求預(yù)測(cè)方法和預(yù)防措施。那么監(jiān)測(cè)獲得的信號(hào)與實(shí)際發(fā)生的信號(hào)有哪些區(qū)別，或者與實(shí)際產(chǎn)生的信號(hào)是否一致或者相接近，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有得到足夠的重視和充分的研究。 在礦震發(fā)生機(jī)理方面，潘一山等人研究礦山地震可以分為媒體壓縮型等三種。在激振模型研究方面，丁紅旗，李國(guó)臻等研究了在二維情況下速度和傳播模型。 而在三維情況下對(duì)于礦震波振動(dòng)和速度模型的建立未見報(bào)道，本論文針對(duì)這一個(gè)問(wèn)題提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機(jī)理，建立三維激振模型和速度模型。該模型的研究有助于提高震級(jí)計(jì)算和定位計(jì)算的精度，能夠?yàn)槊禾堪踩a(chǎn)提供有力的保障，同時(shí)對(duì)深部礦井煤礦開采工程中的研究和應(yīng)用有著廣闊的前景，可使我國(guó)的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
