基本信息
- 項目名稱：
- 礦震震源機理三維模型及其應(yīng)用
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 目前，國內(nèi)外對礦山地震的研究工作都受到礦山地震震源產(chǎn)生機理，監(jiān)測臺站空間分布的影響。針對這一現(xiàn)狀，本文提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機理，建立三維激振模型和速度模型。本文首先通過分析礦山地震產(chǎn)生的機理，對礦震進行分類。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，進而導(dǎo)出礦震波的傳播模型。通過在礦震監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級計算和定位計算的精度。
- 詳細介紹：
- 目前，國內(nèi)外對礦山地震的研究，大多集中在礦震的類型，危險性評估與區(qū)域劃分，震級計算及定位研究，礦震的預(yù)測預(yù)報。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)生機理，監(jiān)測臺站空間分布的影響。本文針對這一現(xiàn)狀，提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機理，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計算和定位計算的精度，能夠為煤炭安全生產(chǎn)提供有力的保障，同時對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，可使我國的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟和社會效益。通過應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級計算和定位計算的精度，為后期礦震震級計算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。 一、本文通過分析礦山地震產(chǎn)生的機理，對礦震進行分類。礦山地震可以分為三種：煤體壓縮型礦震、頂板斷裂型礦震、斷層錯動型礦震。 二、建立礦山地震發(fā)生的三維激振模型，進而導(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。這時介質(zhì)中某一點發(fā)生破壞，擾動會由這一點呈放射線狀傳播，即介質(zhì)中各點擾動情況呈以該點為中心的中心對稱狀，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，研究縱波的振動及波動情況。 在此條件下得到的礦震三維激振模型，當位移取初值時為振動方程。本文簡單分析了該模型的物理含義。 通過將三維激振模型簡化為球面波模型，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×××大學沖擊地壓研究院研制的礦山微震監(jiān)測系統(tǒng)中，進行現(xiàn)場信號接收，并進行數(shù)據(jù)處理。并列出震級計算和定位計算的前后對比。 四、本文通過對介質(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)、均勻和各項同性的基礎(chǔ)上推導(dǎo)而得的，公式中給出了各個參量的表達式和計算方法； （2）通過在實踐中的應(yīng)用，該模型在一定程度上提高了震級計算和定位計算的精度；
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前礦震產(chǎn)生的機理尚不明確。針對這一問題，本文通過分析礦山地震產(chǎn)生的機理，對礦震進行分類。同時建立礦山地震發(fā)生的三維激振模型，進而導(dǎo)出礦震波的傳播模型。通過在礦震監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級計算和定位計算的精度。該模型的建立解釋了礦震發(fā)生機理，為后期礦震震級計算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
科學性、先進性及獨特之處
- 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，具有一定的科學性和先進性。目前，國內(nèi)外對該問題的研究較少。對礦震的研究大多集中在礦震的類型，危險性評估與區(qū)域劃分，震級計算及定位研究，礦震的預(yù)測預(yù)報。因此，本作品具有一定的創(chuàng)新性。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品的研究將對于礦山地震的監(jiān)測起到一定的推動作用。并且，該論文已經(jīng)在煤礦現(xiàn)場進行了初步應(yīng)用，取得了較好的效果。本作品的研究將有效的提高震級計算和定位計算的精度。并為后期礦震震級計算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
學術(shù)論文摘要
- 目前，國內(nèi)外對礦山地震的研究，大多集中在礦震的類型，危險性評估與區(qū)域劃分，震級計算及定位研究，礦震的預(yù)測預(yù)報。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)生機理，監(jiān)測臺站空間分布的影響。本文針對這一現(xiàn)狀，提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機理，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計算和定位計算的精度，能夠為煤炭安全生產(chǎn)提供有力的保障，同時對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，可使我國的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟和社會效益。通過應(yīng)用表明，該模型有效的提高了震級計算和定位計算的精度，為后期礦震震級計算和精確定位奠定了理論基礎(chǔ)。
獲獎情況
- 2010年12月，作為大學生創(chuàng)新性試驗計劃成果一部分，獲得校優(yōu)秀成果獎
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1] 潘一山，趙揚鋒，官福海，等.礦震監(jiān)測定位系統(tǒng)的研究及應(yīng)用 [2] 潘一山，李忠華，章夢濤. 我國沖擊地壓分布、類型、機理及防治研究 [3] 丁紅旗. 關(guān)于簡諧振動相位差的研究 [5] 杜功煥，朱哲民，龔秀芬.聲學基礎(chǔ) [6] 葉根喜，姜福興，郭延華，等.煤礦深部采場爆破地震波傳播規(guī)律的微震原位試驗研究
同類課題研究水平概述
- 近年來我國礦井已經(jīng)進入深部開采，同時沖擊地壓、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)生的礦震也日趨嚴重。因此對礦山地震的研究具有科學理論意義和重要的實用價值。國際上十分重視礦山地震的研究，成為地震學家研究的一個重要領(lǐng)域。在礦山地震的定位與布局，類型與機理，預(yù)測預(yù)報，危險性評估等方面進行了廣泛的研究，并取得了一些重要的成果。在信號識別方面，傳統(tǒng)的人工識別方法如直觀檢驗法、和達曲線檢驗法等，以及逐漸發(fā)展的時域分析法 ，標準差法，自回歸法等來判斷P波和S波到時。近年來，劉希強，滕云田等人采用小波分析方法來識別地震震相。以上這些信號識別方法能為礦山地震震級計算、定位計算提供基礎(chǔ)。 但是上述方法都是在基于通過礦山地震信號監(jiān)測的基礎(chǔ)之上而進行的。換言之，礦山地震的研究大多集中研究地震產(chǎn)生的機理，研究地震的監(jiān)測系統(tǒng)，并對地震波進行監(jiān)測，進而去進行震級的計算和定位，并尋求預(yù)測方法和預(yù)防措施。那么監(jiān)測獲得的信號與實際發(fā)生的信號有哪些區(qū)別，或者與實際產(chǎn)生的信號是否一致或者相接近，這個問題還沒有得到足夠的重視和充分的研究。 在礦震發(fā)生機理方面，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。 而在三維情況下對于礦震波振動和速度模型的建立未見報道，本論文針對這一個問題提出研究礦山地震震源產(chǎn)生的機理，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計算和定位計算的精度，能夠為煤炭安全生產(chǎn)提供有力的保障，同時對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，可使我國的煤炭事業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟和社會效益。
