煤矿地震监测台网技术要求DB37／T 4294—2020.pdf

ICS 91.120.25 CCS P 15 37 山东省地方标准 DB 37/T 4294 2020 煤矿地震 监测台网 技术要求 Technical requirements of earthquake monitoring network for coal mine 2020-12-30 发布 2021-01-30 实施 山东省市 场监督 管 理局 发 布 DB 37/T 4294 2020 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 总 体要 求.2 5 建 设要 求.2 5.1 煤矿 地震 监测 台网 设 计.2 5.2 煤矿 地震 监测 台站 观 测场地 勘选.2 5.3 煤矿 地震 监测 台站 建 设.2 5.4 煤矿 地震 监测 台网 中 心.3 5.5 实时 数据 传输.4 6 运 行与 维护 要求.4 6.1 试运 行.4 6.2 运行.4 6.3 终止.4 附录A（规 范性）煤矿 地震监 测台 网监 测能 力估 算方法.5 A.1 估算 台站 环境 地噪 声 水平位 移量.5 A.2 确定 台站 对指 定震 级 的监测 范围.5 A.3 估算 煤矿 地震 监测 台 网监测 能力.5 附录B（规 范性）煤矿 地震监 测台 网相 关设 备主 要技术 指标.6 B.1 煤矿 地震 监测 台站 专 用设备、电 源设 备主 要技 术指标.6 B.2 煤矿 地震 监测 台网 中 心主要 设备 及功 能要 求.7 参考文 献.8 DB 37/T 4294 2020 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标准 化工 作导则 第1 部分：标准化 文件 的结构 和起草 规则 的规 定起草。请注意 本文 件的 某些 内容 可能涉 及专 利。本文 件的 发布机 构不 承担 识别 专利 的责任。本文件 由山 东省 地震 局提 出、归 口并 组织 实施。本文件 起草 单位：山 东省 地震局、泰 安基 准地 震台、华北 科技 学院、山 东能 源集团 有限 公司、山 东思科赛 德矿 业安 全工 程有 限公司、辽 宁工 程技 术大 学、北 京港 震科 技股 份有 限公司。本文件 主要起 草人：刘敏、曲保 安、刘 金海、张修 峰、张 治高、徐放 艳、张 寅、刘 瑞峰、周银 兴、陈传华、王 超、蔡伟 光。DB 37/T 4294 2020 1 煤 矿地震 监测台网 技术要 求 1 范围 本文件 规定 了煤 矿地 震监 测台网 的建 设、运行 与维 护要求。本文件 适用 于煤 矿地 震监 测台网，其 他矿 山地 震监 测台网 可参 考使 用。2 规范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款。其 中，注日 期的 引用 文件，仅该日 期对 应的 版本 适用 于本文 件；不注 日期 的引 用文件，其 最新 版本（包 括所有 的修 改单）适 用 于 本文件。GB/T 19531.1 2004 地 震台站 观测 环境 技术 要求 第1 部分：测 震 GB 50011 2010 建 筑抗 震设计 规范 GB 50057 2010 建 筑物 防雷设 计规 范 GB 50223 抗震 设防 烈度 分类标 准 GB 50343 2012 建 筑物 电子信 息系 统防 雷技 术规 范 DB/T 22 2007 地 震观 测 仪器进 网技 术要 求 地震 仪 DB/T 66 2016 地 震编 目 规范 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 地震 earthquake 大地震 动。来源：GB 17740 2017，2.1 3.2 矿震 mine earthquake 矿区内 发生 的地 震。3.3 地方性 震级 local magnitude 用近震 记录 测定 的地 震震 级。用ML 表 示。来源：GB/T 18207.2 2005，3.1.9.4 3.4 台网监 测区 network monitoring region 以煤矿 开采 影响 区为 监测 目标的 区域。3.5 台网重 点监 测区 network key monitoring region 矿区发 生过1.0 级以 上地 震 或冲击 地压 危险 性评 价具 备中等 以上 冲击 地压 危险 性的开 采区。DB 37/T 4294 2020 2 4 总体要 求 4.1 符合下 列条 件之 一的 矿区，应建 设煤 矿地 震监 测台 网。a)具有发 生过 冲击 地压 现象 的煤层。b)经鉴定 煤层(或 者其 顶底 板 岩层)具有 冲击 倾向 性且 评 价具有 冲击 危险 性的 煤层。c)在开采 过程 中具 有发 生大 于 1.0 级矿 震风 险。d)矿区及 周边 地质 构造 复杂、附近 有较 大的 断层 结构，且具 有发 生大 于 1.0 级 天然地 震风 险。4.2 煤矿地 震监 测台 网应 与山 东省地 震台 网实 时共 享监 测数据，交 换地 震信 息。5 建设要 求 5.1 煤矿地 震监 测台 网设 计 5.1.1 煤矿地 震监 测台 网的 布设 应采用 矿井 井下 观测 与地 面观测 相结 合的 方式，形 成立体 监测 布局。5.1.2 煤矿地 震监 测台 网监 测区 的监测 能力 应优 于 1.0 级，煤矿 地震 监测 台网 重点 监测区 应增 加台 站（点）密度 并优 化布 局，使之监 测能 力优 于0.5 级。网内 地震 定位 误差 应优 于200 m。5.1.3 煤矿地 震监 测台 站的 布设 数量和 布局，应 满 足 5.1.2 的要 求。煤矿 地震 监测 台网的 监测 能力 估算方法 应符 合附 录A。5.1.4 采用的 地震 动传 感器 应符 合 DB/T 22 2007 规 定的 短周期 速度 型地 震计 的要 求。5.1.5 煤矿地 震监 测台 站专 用设 备、电 源设 备及 其主 要技 术指标 应满 足或 优于 附 录B 表 B.1 的 要求。5.2 煤矿地 震监 测台 站观 测场 地勘选 5.2.1 地面观 测场 地应 满足 下列 要求：a)避开地 质断 层带、陡 坡、风口等；b)选在坚 硬、完整、未 风化 的基岩 上；c)地面观 测场 地不 满 足 b）条 件可采 用深 井观 测，观测 井深根 据地 质情 况确 定，井中安 放地 震 计的岩层 应避 开溶 洞、夹层、裂隙 和液 化层；d)观测场 地应 远离 各种 震动 干扰源。5.2.2 观 测 场 地 的 环 境 地 噪 声 水 平 应 小 于 3.16 10-7 m/s。观 测 场 地 的 环 境 地 噪 声 水 平 测 试 按 GB/T 19531.1 2004 附录A 中 的有关 规定 进行。5.3 煤矿地 震监 测台 站建 设 5.3.1 地面地 震监 测台 站 5.3.1.1 地面地 震监 测台 站应 建设 观测室，并 满足 下列 要求：a)观测室 应按 照GB 50223 中 重点设 防类（乙 类）建筑 确定抗 震设 防标 准。观测 室的抗 震设 计 应符合GB 50011 中的 有关 规 定；b)观测室 建筑 物防 雷应 按 GB 50057 第 三类 防雷 建筑 物 设防；c)观测室 电子 信息 系统 防雷，应符 合 GB 50343 中 C 等 级的雷 电防 护有 关要 求；d)观测室 墙壁、顶 壁和 地面 应采取 防潮 和防 尘措 施，有渗水 现象 的应 采取 抗渗 措施；e)观测室 应配 置不 间断 电源。5.3.1.2 建设在 基岩 上的 地面 地震 监测台 站，观测 仪器 墩面 中心的 地理 参数 测定，应 符合下 列规 定：a)经纬度 测量 误差 不大 于 0.3；b)海拔高 程测 量误 差不 大 于0.5 m；DB 37/T 4294 2020 3 c)地理子 午线 测量 误差 不大 于 0.1。5.3.1.3 观测仪 器墩 制作 应符 合下 列规定：a)仪器墩 基凿 制过 程中 不应 采用爆 破作 业；b)仪器墩 面的 四边，应 与地 理子午 线平 行或 垂直；c)仪器墩 不应 与任 何建 筑体 相连；d)仪器墩 长 宽宜 为 1.0 m 0.8 m，高 度宜 为0.3 m 0.6 m；也 可采 用坑 式仪 器 墩，坑式 仪器 墩的深度 宜 为0.5 m 0.8 m；e)仪器墩（含坑 式仪 器墩）四 周宜有 隔震 槽，隔 震槽 宽 度为 0.1 m 0.2 m，深度 为 0.2 m0.3 m，槽底及 四周 采取 防潮 措施，有 渗 水现 象时 采取 抗渗 措施；f)仪 器 墩应 一 次性 浇筑 混 凝土，振捣 密 实，墩面 平 整，中 心标 有 地理 子午 线；仪 器 墩浇 筑前应清除干 净表 面的 碎石、泥 沙等；g)仪器墩 应采 用强 度等 级不 低于 C30 的素 混凝 土；有 渗水现 象的，其 仪器 墩应 采用强 度等 级 不低于C30 的 防渗 素混 凝土。5.3.1.4 采用深 井观 测的 地面 地震 监测台 站，观测 深井 应符 合下列 要求：a)使用陀 螺仪 定向 的深 井，应在井 口正 南（或正 北）方向具 有不 小于 15 m 的 开 阔区域，开 阔 区宽度不 应小 于3 m；b)使用磁 法定 位仪 定向 的深 井，应 在正 对井 口的 任一 个方向 具有 不小 于 15 m 的 开阔区 域，开 阔区宽度 不小 于3 m；c)深井应 采用 无缝 钢管 护井，钢管 内径 不小 于 98 mm，壁厚不 小 于5 mm；d)使用磁 法定 位仪 定向 的深 井，距 井底 10 m 段 应采 用 无磁性 不锈 钢管，无 磁性 不锈钢 管直 径 应与无缝 钢管 保持 一致；e)深井井 斜度 应不 大 于 3；f)深井应 固井，套 管与 井壁 间的固 井材 料应 采用 强度 等级不 低 于 M7.5 的 水泥 砂 浆；g)干井型 的深 井其 套管 丝扣 应密封，井底 应采 用强 度 等级不 低 于 M7.5 的 防渗 水 泥砂浆 封堵，封堵厚度 应大 于1 m，应抽 干 井水并 清洗 管壁 及井 底残 留物；h)水井型 的深 井应 清洗 管壁 并洗井；i)深井套 管宜 露出 地 面 0.4 m 0.5 m，井口 应采 取罩 盖 防护措 施。5.3.2 矿井井 下地 震监 测台 站（点）5.3.2.1 矿井井 下地 震监 测台 站（点）的 观测 仪器 墩按 照 5.3.1.2 和 5.3.1.3 的 要求 制作。5.3.2.2 矿井井 下地 震监 测台 站（点）应 符合 下列 规定：a)加装保 护罩，对 观测 设备 进行防 护；b)采取防 潮和 防尘 措施，并 对有渗 水现 象的 采取 抗渗 措施；c)配置符 合煤 矿安 全要 求的 配电系 统；d)配置符 合煤 矿安 全要 求的 信线缆；e)配置不 间断 电源，不 间断 电源具 有不 少 于8 h 的供 电储备 能力。5.4 煤矿地 震监 测台 网中 心 5.4.1 煤矿地 震监 测台 网中 心应 具有下 列功 能：a)实时接 收监 测数 据；b)地震事 件自 动检 测、定位 及震级 计算；c)地震事 件人 机交 互分 析处 理；d)监测数 据整 理及 归档，产 出地震 目录；DB 37/T 4294 2020 4 e)在线监 测数 据存 储、实时 数据共 享、地震 信息 交换 与服务；f)系统运 行监 控。5.4.2 煤矿地 震监 测台 网中 心应 能够存 储 3 个月 以上 的原 始监测 数据 及不 少 于5 年 的地震 事件 数据。5.4.3 煤矿地 震监 测台 网中 心主 要设备 配置 应满 足或 优于 附录 B 表B.2 的 要求。5.5 实时数 据传 输 5.5.1 煤矿地 震监 测台 站应 采用 连续监 测方 式，监测 数据 实时传 输至 煤矿 地震 监测 台网中 心。5.5.2 实时数 据传 输的 最大 延迟 时间应 小 于 2 s。5.5.3 矿井井 下煤 矿地 震监 测台 站，应 采用 专用 光纤 网络 传输方 式。6 运行与 维护 要求 6.1 试运行 6.1.1 煤矿地 震监 测台 网设 备安 装完成 后，应对 煤矿 地震 监测台 网的 软硬 件设 备进 行测试 联调。6.1.2 联调完 成后，地震 仪应 标 定一次，地震 计的 自振 周 期与阻 尼的 变化 率应 小 于5%，并采 用放 炮震源对系 统定 位误 差进 行校 验。6.1.3 在正式 运行 前，应进 行不 少于连 续 60 d 的试 运行。6.1.4 试运行 期间，煤 矿地 震监 测台网 运行 中断 时长 大 于24 h 应 重新 开始 试运 行。6.1.5 试运行 结束 并通 过验 收，可正式 运行。6.1.6 煤矿地 震监测 台网 的技术 设计报 告、竣 工报 告、试 运行验 收报告 和竣 工验收 意见等 基础资 料 应归档保 存。6.2 运行 6.2.1 应有效 保障 煤矿 地震 监测 台网的 正常 运行，运 行率 不应低 于 95%。6.2.2 地震仪 每年 应至 少标 定一 次，地 震计 的自 振周 期与 阻尼的 变化 率应 小 于5%，更换地 震仪 后应 重新标定。6.2.3 应及时 处理 煤矿 地震 监测 台网记 录到 的地 震事 件。6.2.4 煤矿地 震监 测台 网记 录的 原始波 形数 据、地震 事件 波形数 据应 永久 保存。6.2.5 煤矿地 震监 测台 网应 定期 提供以 下材 料：a)煤矿地 震目 录，包括 发震 时刻、震源 位置、震 级；b)大于2.0 级 的地 震事 件应 提供地 震观 测报 告，主要 包括震 相到 时和 定位 结果 等；c)大于2.0 级 的地 震事 件应 提供地 震分 析报 告，主要 包括地 震目 录参 数、现场 显现情 况等；d)地震监 测年 报，主要 包括 台网运 行维 护情 况、台网 产出情 况、地震 发生 情况 等；e)煤矿地 震监 测台 网运 行报 告，主 要包 括仪 器参 数、运行日 志及 维护 记录 等。6.3 终止 6.3.1 随着煤 矿开 采区 的迁 移，不具备 监测 条件 的矿 井井 下地震 台站（点）可 终止 运行。6.3.2 经批准 永久 停产 的煤 矿，煤矿地 震监 测台 网可 终止 运行。DB 37/T 4294 2020 5 A A 附录A（规范 性）煤矿地 震监 测台 网监 测能 力估算 方法 A.1 估算台 站环 境地 噪声 水平 位移量 在至少48 h 的 连续 记 录 资料 中，选择 没 有 地震 事 件及 个 别 干扰 的 时 段，分 别截 取 白 天、夜 间 各4 h长度的 北南 向或 东西 向监 测数据，按 照如 下步 骤估 算台站 环境 地噪 声水 平位 移量：a)依据地 震仪 灵敏 度等 参数 将截取 数据 换算 为速 度量，然后 积分 为位 移量；b)进行带 通滤 波，滤波 器的 频带取 为 1 Hz20 Hz，其 阻带衰 减不 小于 每倍 频 程12 dB；c)计算滤 波后 数据 的均 方根 值作为 台站 环境 地噪 声水 平的估 计值。A.2 确定台 站对 指定 震级 的监 测范围 为保证 从连续 观测 数据流 中有效 检出地 震事 件，地 震事件 初动震 相信 噪比取 为3，S 波振幅 取为P 波振幅的3 倍，并按照 有效 值 的2.2 倍 来估 算峰 值，则 可 有效检 出地震 事件 的S波 峰 值振幅 的估计 值为 台站环境地 噪声水 平的20 倍。估算0.5 与1.0 地震 监控 范 围时，S 波峰 值振幅 的估 计 值宜采 用台站 环境 地噪 声水平的10倍。依据地 方性 震级 计算 公式 确定台 站对 指定 震级 的监 测范围：=()+()+()(A.1)式中：ML 用S 波峰 值振 幅 计算的 震级；A 最 大地 动位 移，取值 为S 波峰 值振 幅的 估 计值，单位 为微 米（m）；R()量规 函数；S()台站 校正 值，对于基 岩台S()取 值为0，对于 松软 土层S()取值为0.3 0.6。对于指 定震 级ML，使用 公式（A.1）得到R()，依据 表A.1 给出 的量 规函 数R()与 震中距 的 关系，得到的 震中 距 即为 地震 台站对 该震 级ML 的监 测范 围。表A.1 量规函 数 R()与震 中距 的关系/km 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 R()0.48 0.78 1.03 1.21 1.36 1.47 1.57 1.66 1.73 1.80/km 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 R()2.0 2.2 2.3 2.5 2.7 2.9 2.9 3.0 3.1 3.2/km 6070 75 85 90100 110120 130 140 150160 170180 190 220 230 R()3.3 3.4 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 A.3 估算煤 矿地 震监 测台 网监 测能力 分别计 算各 个煤 矿地 震监 测台站（点）对应震 级ML0.5 与ML1.0 的 监测 范围，选 取 至少4 个台 站监 测区域的交 集作 为煤 矿地 震监 测台网ML0.5 与ML1.0 的监 测 能力范 围。DB 37/T 4294 2020 6 B B 附录B（规范 性）煤矿地 震监 测台 网相 关设 备主要 技术 指标 B.1 煤矿地 震监 测台 站专 用设 备、电 源设 备主 要技 术指 标 煤矿地 震监 测台 站专 用设 备、电 源设 备主 要技 术指 标应满 足或 优于 表B.1 的 要 求。表B.1 煤矿地 震监 测台 站专 用设 备、电 源设 备主 要技 术指 标 序号 设备名称 主要技术指标 备注 专用设备 1 短周期地震仪 一、传感器部分：1.传感器类型：三分向一体，U-D/E-W/N-S 输出 2.频带宽度：1 Hz 40 Hz 3.灵敏度：不小于1 000 Vs/m（误差3%）4.线性度误差：小于等于 0.2%二、数据采集部分：1.采样位数：24 位 2.授时精度：GNSS 优于0.1 ms，NTP 优于 1 ms 3.记录方式：连续波形记录 4.传输协议：TCP/IP 协议 5.工业级宽温存储卡，大于等 于 32 GB 1.用 于 煤 矿 矿 井 观 测 的 短 周 期 地 震 仪 必 须 符 合煤矿安全要求 2.三 分 向 地 震 计 和 数 据 采 集 器 宜 采 用 一 体 化 结构 3.应具有标定信号输入功能 4.应具有外置开锁摆体功能 5.应具有安装方位基准标志 7.应具有NTP 网络授时功能 8.应具有标定信号输出功能 9.应具有基于TCP/IP 协议的网 络数据传输功能 10.应具有数据存储功能和在线 提取数据功能 2 深井短周期地震计 1.传感器类型：三分向一体，U-D/E-W/N-S 输出 2.频带宽度：1 Hz 40 Hz 3.灵敏度：不小于1 000 Vs/m（误差3%）4.动态范围：大于135 dB 5.线性度误差：小于等于0.2%6.温度特性：20 免调零 7.供电电压范围：DC9 V 24 V 8.适用最大井斜：5 9.适用最小井径：90 mm 10.最大安装深度：500 m 1.应具有标定信号输入功能 2.应具有标定信号输出功能 3.通过19 芯专用防水水密电缆 与地面采集器连接 3 地震数据采集器 一、采集与传感器控制部分 1.数据采集器道数：3 通道或6 通道 2.信号输入方式：双端平衡差 分输入 3.动态范围：大于135 dB 4.授时方式：GNSS 授时精度优 于 0.1 ms，NTP授时精度优于 1 ms 5.采样率：50 sps，100 sps，200 sps，500 sps，1000 sps 6.输入信号满度值：2.5 V，5 V，10 V，20 V 二、数据记录与通信控制部分 1.通信协议：支持TCP/IP 协议、断点重传等 2.工业级宽温存储卡：大于等 于 8 GB 用于与深井短周期地震计连接 DB 37/T 4294 2020 7 表B.1 煤 矿地 震监 测台 站专用 设备、电 源设 备主 要技术 指标（续）序号 设备名称 主要技术指标 备注 电源设备 4 不间断电源 220 V 交流输入，三路总功率130 W 可选12 V、24 V、48 V 输出，输出纹波小于等于 DC120 mv/12 V，200 Ah/12V 蓄电池，防尘、虫和潮 湿，具有远程监控功能，软件狗和硬件狗防死机 用于地面供电台站 5 太阳能供电系统 太阳能电池：200 W 400 W 12 V 蓄电池：200 Ah 400 Ah 太阳能控制器具备远程监控功能 用于太阳能供电台站 B.2 煤矿地 震监 测台 网中 心主 要设备 及功 能要 求 煤矿地 震监 测台 网中 心主 要设备 及功 能应 满足 或优 于表B.2 的 要求。表B.2 煤矿地 震监 测台 网中 心主 要设备 及功 能要 求 设备名称 主要功能及用途 技术要求 数据交换服务器 用 于 实 时 数 据 接 收 与 交 换，汇 集 和 缓 存 各 台站实时数据流，支持实时数据在线分析处理 应 满 足 所 有 台 站 实 时 数 据 接 收、共 享 的需求；能够在线缓存 72 h 的连 续观测数据 数据处理服务器 承担实时数据处理和人机交互分析处理任务，包 括 地 震 事 件 分 析、数 据 归 档、地 震 编目等计算任务 应满足处理数据量及计算负荷要求 数据存储服务器 用 于 存 储 归 档 观 测 数 据 及 资 料，包 括 各 种 台网产出数据等 能 够 存 储 至 少 一 年 的 连 续 观 测 数 据，长期保存地震事件数据及台网产出数据等 地 震 信 息 与 数 据 共 享 服 务器 用于地震信息发布，观测资料共享 运行监控终端 显示系统运行状态（包括台站设备运行状态）人机交互终端 用于人机交互分析处理 依据台站数量配置，至少配置 2 个终端 打印机 用于文档、报告等打印 网络设备 用于构成台网中心网络化数据处理环境 包括路由器、调制解调器、交换机等 不间断电源 用于支撑系统的连续不间断运行 供电中断时，应至少支撑系统运行 8 h 当台站数量较少时，各服务器可共享硬件资源。注：表中各服务器按照逻辑功能划分。DB 37/T 4294 2020 8 参考文 献 1 GB 3836.1 2010 爆炸性 环境 第1部 分：设 备 通 用要 求 2 GB 3836.2 2010 爆炸性 环境 第2部 分：由 隔爆外 壳“d”保护 的设 备 3 GB 17740 2017 地 震震级 的规 定 4 GB/T 31077 2014 水库地 震监 测技 术要 求.5 中国 地震 局监 测预 报 司.地 震学 与地 震观 测M.地震出 版社,2007.6 国家 煤矿 安全 监察 局.防治 煤矿 冲击 地压 细则M.煤炭 工业 出版 社,2018.7 李 学政,王海 军,雷军.近场震 级起 算函数 确定与 爆炸余 震震级 计算J.中 国地震,2003,19(2)：117-124