露天開采深度的不斷增加,一些已超過千米,邊坡變得日益陡峭,需要密切關注邊坡穩定性的風險管理。坡體的原位巖體應力水平也可能相當高,特別是在坡腳部位,開采深度增加,風險會更大。
微震邊坡監測主要用來評估:開挖過程中巖體內微裂隙的產生和發展,已知或未知地質構造處巖體的斷層活化,評估邊坡開挖或爆破引起的地層震動參數。
采礦巖體開挖會減少圍巖對剪切/斷裂帶的約束,導致裂縫的擴展,這些活動會誘發微震活動。微震系統實時確定這些活動的位置、時間、大小等參數,監測微震活動時間空間變化異常,可能提前表面位移數周,實現早期邊坡穩定性檢測預警。
爆破、開挖或天然地震,對邊坡的影響程度,往往通過地層峰值速度(PGV)或加速度(PGA)的水平表征出來。微震系統可以監測記錄這類活動的PGV和PGA值,如果超過邊坡穩定預定的臨界閾值,將觸發警報。
南美某大型露天礦,采用加拿大ESG36通道微震監測系統,該系統中傳感器由九個三分量和九個單分量15Hz的全向地震檢波器組成(圖1),18個傳感器陣列覆蓋范圍達約1000mx1500mx1000m可進行全天候實時整體監測,用來評估發生的微震活動、地質構造和一般的采礦活動之間的關系,這些可能會影響采礦運營和礦區規劃。
圖1 單分量(單灰色塊)和三分量(三組灰塊)傳感器的位置
4個月份,共監測到886個事件,矩震級-1.2到1.4之,定位誤差約28米。使用自動拾取初至算法計算出各個事件位置,再用定位方法進一步提升的事件定位精度。結果表明,該區域內微震事件活躍,多數微震事件發生在位于東部邊坡內兩個狹窄條帶內,近似平行于邊坡表面。圖2給出邊坡表面內部的微震事件。
圖2 四個月的微震事件