基于微震监测的岩爆风险判别及预测预报

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深埋隧洞在水利、水电、交通、矿山开采等工程中越来越常见,开挖扰动作用下高地应力、高温度、高水压引起的地质问题也越来越突出。其中岩爆对现场施工人员和设备安全存在巨大的潜在威胁,是深部岩体工程中公认的世界性难题之一。因此,开展岩爆问题的相关研究,推动岩爆防治工作的发展,对现场施工安全具有重要意义。本文以陕西省引汉济渭工程秦岭输水隧洞越岭段岭南工程为背景,将微震监测技术应用于岩爆防治工作中,主要开展了如下工作:(1)开展了基于微震监测技术的引汉济渭工程岭南钻爆法及TBM法开挖工作面的岩爆监测工作,经过不断探索与优化、改进,成功构建了与TBM完全分离的岩爆监测系统,使得岩爆监测与TBM掘进互不影响,大大降低岩爆监测系统的故障率,充分保证了岩爆监测数据的连续性和完整性,该监测系统安装方便、运行稳定、故障率低,非常适合在类似项目中推广应用。(2)对钻爆法和TBM法开挖的工作面累计进行了 20余月的岩爆监测:2017年1月1日~8月25日,钻爆法开挖的4号支洞,总共统计18次岩爆,其中15次预测较准确,占比83.3%,其余3次未能提前预测或预测等级偏低;2017年9月8日~2018年9月30日,TBM法开挖的岭南TBM工作面,总共统计岩爆177次,其中161次预测较准确,占比90.96%,其余16次未能提前预测或预测等级偏低,监测结果获得参建各方好评,并将监测数据作为开挖与支护参数确定的重要参考依据。(3)开展了不同微震监测系统对相同微震事件的监测对比试验,总结出以微震“能量为主,频次、震级、集中度为辅”的岩爆风险判别指标,既简化了判别难度又便于参建各方的理解与应用,有利于基于微震监测技术的岩爆监测工作的进一步推广应用;通过监测数据与现场反馈的对比分析,逐步将指标定量化,推动岩爆风险等级定量化判别工作的发展。(4)开发了岩爆监测数据异常报警系统,当岩爆监测数据出现异常时可通过PC端和微信端同时推送报警信息,使技术人员可以第一时间获知并介入,大大缩短了处理周期,经过现场初步应用,岩爆监测数据异常报警系统可使数据处理和故障维修的时间周期缩短50%以上。(5)基于定量化的岩爆风险判别指标,开发了岩爆风险等级自动判别系统,能根据微震事件的波形处理结果实时给出岩爆风险等级,并可通过PC端和微信客户端实时推送相关信息,该系统可一定程度降低人为因素引起的岩爆风险判别误差,提高岩爆风险判别的客观性,为下一步人工智能的引入奠定基础,经过现场初步应用,岩爆风险等级自动判别系统与经验丰富的技术人员判别结果吻合度较高。
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