近些年来,我国对于能源和资源的需求日益增强,浅部资源逐渐开采殆尽,矿山开釆开始向更深更广发展。由于深井开采面临“三高一扰动”的复杂力学环境,岩体的开挖以及爆破对围岩稳定性具有强烈的扰动效应,极易诱发岩爆等地压灾害的发生,威胁着矿山人员和设备安全。微震监测技术是一种通过接收到的弹性波来反演分析微震事件发生的时间、位置和震级(时、空、强三要素),从而研究应力作用下岩体内部损伤产生、演化过程的方法,在评估和预报监测范围内岩体稳定性方面比常规监测更具有优势。 本文以“夏甸金矿深部开采地压监测及控制技术研究与应用”项目为依托,完成了深部矿井微震监测系统的构建,从波形精度验证和波形识别处理着手,得到了定位精度较高的大量数据。通过分析微震事件的时空演化过程、围岩应力变形规律和统计学特征,结合FLAC数值模拟计算和Mathews稳定图表法,重点对井下-700m水平分段采用空场嗣后充填采矿法的试验采场围岩稳定性进行了评价。论文的主要研究工作及结论如下: (1)采用爆破记录法选取最优的P波的波速为4800m/s。监测台网理论上定位精度为13m,现场爆破确定的总体三维误差控制在15m以内。 (2)从视应力、纵波和横波能量比值、拐角频率、快速傅里叶变换四个方面区分爆破事件和岩石破裂事件,从振幅、能量曲线、到达时刻与距离关系三个方面正确拾取P波、S波到时,取得了较好的识别效果。 (3)绝大部分微震事件聚集在549~552勘探线间,推测该区域内部裂纹已经较发育;其次在545~547勘探线之间存在部分微震事件,该处是崩落法和充填法的交汇处预留的矿柱,围岩内应力分布复杂,现场545进路也发生了小范围的片帮和顶板破碎,今后施工时应该加强注意。 (4)试验采场开采前、开采中到开采后,微震事件分布呈现“分散-集中-分散”的特征。统计学分析得出试验采场开采对围岩的加载路径类似于稳压、卸载再加载的过程,开采后期对围岩的扰动最明显,开采后围岩内应力调整的时间为1~2天。随着回采结束,采场周围微震事件明显减少,说明围岩整体稳定性较好,裂纹没有进一步扩展,只要严格按照要求施工,新的采矿方法安全性可以得到保障。 (5)采用FLAC^3D数值软件模拟了550试验采场的开挖过程,结果表明,550试验采场应力集中程度与分层充填采矿法采场围岩差别不大。通过对岩体参数进行折减,动态反演了岩体损伤过程,下盘中度损伤区(0.3~0.7)范围可达10m,轻度损伤区(0~0.3)最远延伸至20m;550~552采场间矿柱和充填体损伤区域贯通成片,但整体损伤程度(0~0.42)不大。通过Mathews稳定图法和数值模拟结果比较,判断当前井下采场结构参数较为安全,可以尝试增大矿房尺寸。