基本信息
- 项目名称：
- 矿震震源机理三维模型及其应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 目前，国内外对矿山地震的研究工作都受到矿山地震震源产生机理，监测台站空间分布的影响。针对这一现状，本文提出研究矿山地震震源产生的机理，建立三维激振模型和速度模型。本文首先通过分析矿山地震产生的机理，对矿震进行分类。然后以波在介质中传播模型为基础，在假定介质均匀连续条件下建立矿震波的三维激震模型，进而导出矿震波的传播模型。通过在矿震监测系统的应用表明，该模型有效的提高了震级计算和定位计算的精度。
- 详细介绍：
- 目前，国内外对矿山地震的研究，大多集中在矿震的类型，危险性评估与区域划分，震级计算及定位研究，矿震的预测预报。但上述工作受到了各种因素影响，尤其是受到矿山地震震源产生机理，监测台站空间分布的影响。本文针对这一现状，提出研究矿山地震震源产生的机理，建立三维激振模型和速度模型。该模型的研究有助于提高震级计算和定位计算的精度，能够为煤炭安全生产提供有力的保障，同时对深部矿井煤矿开采工程中的研究和应用有着广阔的前景，可使我国的煤炭事业获得巨大的经济和社会效益。通过应用表明，该模型有效的提高了震级计算和定位计算的精度，为后期矿震震级计算和精确定位奠定了理论基础。 一、本文通过分析矿山地震产生的机理，对矿震进行分类。矿山地震可以分为三种：煤体压缩型矿震、顶板断裂型矿震、断层错动型矿震。 二、建立矿山地震发生的三维激振模型，进而导出矿震波的传播模型。 本文讨论上述三种矿震发生的位置相对于地壳而言，可视为一单元体结构。假设介质均匀、连续，各向同性。这时介质中某一点发生破坏，扰动会由这一点呈放射线状传播，即介质中各点扰动情况呈以该点为中心的中心对称状，现在取任意一条放射线研究，其等效于一端固定一端自由的弦，研究纵波的振动及波动情况。 在此条件下得到的矿震三维激振模型，当位移取初值时为振动方程。本文简单分析了该模型的物理含义。 通过将三维激振模型简化为球面波模型，可以得到该微分方程的近似解，并讨论了该近似解的物理意义和物理参数。 三、在上述模型建立后，将其应用于×××大学冲击地压研究院研制的矿山微震监测系统中，进行现场信号接收，并进行数据处理。并列出震级计算和定位计算的前后对比。 四、本文通过对介质假设的基础之上，推导了矿山地震三维激振模型，并在实践中获得了应用，得到以下结论： （1）模型的建立是在介质连续、均匀和各项同性的基础上推导而得的，公式中给出了各个参量的表达式和计算方法； （2）通过在实践中的应用，该模型在一定程度上提高了震级计算和定位计算的精度；
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目前矿震产生的机理尚不明确。针对这一问题，本文通过分析矿山地震产生的机理，对矿震进行分类。同时建立矿山地震发生的三维激振模型，进而导出矿震波的传播模型。通过在矿震监测系统的应用表明，该模型有效的提高了震级计算和定位计算的精度。该模型的建立解释了矿震发生机理，为后期矿震震级计算和精确定位奠定了理论基础。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品以波在介质中传播模型为基础，在假定介质均匀连续条件下建立矿震波激震模型，具有一定的科学性和先进性。目前，国内外对该问题的研究较少。对矿震的研究大多集中在矿震的类型，危险性评估与区域划分，震级计算及定位研究，矿震的预测预报。因此，本作品具有一定的创新性。
应用价值和现实意义
- 本作品的研究将对于矿山地震的监测起到一定的推动作用。并且，该论文已经在煤矿现场进行了初步应用，取得了较好的效果。本作品的研究将有效的提高震级计算和定位计算的精度。并为后期矿震震级计算和精确定位奠定了理论基础。
学术论文摘要
- 目前，国内外对矿山地震的研究，大多集中在矿震的类型，危险性评估与区域划分，震级计算及定位研究，矿震的预测预报。但上述工作受到了各种因素影响，尤其是受到矿山地震震源产生机理，监测台站空间分布的影响。本文针对这一现状，提出研究矿山地震震源产生的机理，建立三维激振模型和速度模型。该模型的研究有助于提高震级计算和定位计算的精度，能够为煤炭安全生产提供有力的保障，同时对深部矿井煤矿开采工程中的研究和应用有着广阔的前景，可使我国的煤炭事业获得巨大的经济和社会效益。通过应用表明，该模型有效的提高了震级计算和定位计算的精度，为后期矿震震级计算和精确定位奠定了理论基础。
获奖情况
- 2010年12月，作为大学生创新性试验计划成果一部分，获得校优秀成果奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 潘一山，赵扬锋，官福海，等.矿震监测定位系统的研究及应用 [2] 潘一山，李忠华，章梦涛. 我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究 [3] 丁红旗. 关于简谐振动相位差的研究 [5] 杜功焕，朱哲民，龚秀芬.声学基础 [6] 叶根喜，姜福兴，郭延华，等.煤矿深部采场爆破地震波传播规律的微震原位试验研究
同类课题研究水平概述
- 近年来我国矿井已经进入深部开采，同时冲击地压、瓦斯突出、突水、顶底板变形破裂等煤矿事故频繁发生，而与之相伴发生的矿震也日趋严重。因此对矿山地震的研究具有科学理论意义和重要的实用价值。国际上十分重视矿山地震的研究，成为地震学家研究的一个重要领域。在矿山地震的定位与布局，类型与机理，预测预报，危险性评估等方面进行了广泛的研究，并取得了一些重要的成果。在信号识别方面，传统的人工识别方法如直观检验法、和达曲线检验法等，以及逐渐发展的时域分析法 ，标准差法，自回归法等来判断P波和S波到时。近年来，刘希强，滕云田等人采用小波分析方法来识别地震震相。以上这些信号识别方法能为矿山地震震级计算、定位计算提供基础。 但是上述方法都是在基于通过矿山地震信号监测的基础之上而进行的。换言之，矿山地震的研究大多集中研究地震产生的机理，研究地震的监测系统，并对地震波进行监测，进而去进行震级的计算和定位，并寻求预测方法和预防措施。那么监测获得的信号与实际发生的信号有哪些区别，或者与实际产生的信号是否一致或者相接近，这个问题还没有得到足够的重视和充分的研究。 在矿震发生机理方面，潘一山等人研究矿山地震可以分为媒体压缩型等三种。在激振模型研究方面，丁红旗，李国臻等研究了在二维情况下速度和传播模型。 而在三维情况下对于矿震波振动和速度模型的建立未见报道，本论文针对这一个问题提出研究矿山地震震源产生的机理，建立三维激振模型和速度模型。该模型的研究有助于提高震级计算和定位计算的精度，能够为煤炭安全生产提供有力的保障，同时对深部矿井煤矿开采工程中的研究和应用有着广阔的前景，可使我国的煤炭事业获得巨大的经济和社会效益。
