利用分布式声学传感技术监测地下采矿中的岩体应力状况。

摘要

分布式光纤传感（DFOS）技术已广泛应用于石油和天然气行业，用于监测非常规储层水力压裂过程中的地震强度、应变和温度。然而，该技术在采矿业的应用还处于初期阶段。本文介绍了应用分布式声学传感（DAS）技术监测地下矿井岩体应力状况的案例研究。

该试点项目旨在评估安装光纤的可行性和相关挑战，以及在监测岩体对采矿活动的反应方面的有效性。在一个 200 米深的钻孔中部署和灌浆了一条工程光纤电缆，以监测地震和应变。原始的 DAS 应变率数据被分为两个频段：高频段（10 Hz 以上）用于微地震处理，1-10 Hz 频段用于应变处理。

光纤探测到的微震事件和爆炸与现有的检波器和加速计共同定位，以提高事件定位的准确性和精确度。虽然现有的地震检波器网络提供了准确的事件定位，但 DAS 的加入提高了这些测量的精度。除了微震监测外，还对 DAS 应变率数据 1-10 Hz 频带内的能量属性进行了分析。该分析表明，在提升钻孔作业期间，纤维上的能量水平升高，而在提升钻孔完成后，能量水平趋于平稳，两者之间存在明显的相关性。观察到的纤维上间歇性的高能量水平和低能量水平可用于提升钻孔作业期间的安全评估，因为这些能量波动反映了提升钻孔活动对岩体应力的影响。

在这一有限数据集的基础上，DAS 技术通过监测提升掘进、开发和生产爆破等操作过程中的应力和应变条件，有可能对地下采矿环境中的岩体行为提供有价值的见解。当与现有的地震系统相结合时，DAS 可提供额外的数据点，用于地下采矿作业中的危险缓解战略。

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