尾矿坝监测微震技术

水坝、水库和堤坝

Tetra Tech 地质学家 Camilla Rodrigues 和 Lorena Oliveira 讨论了我们开发的用于帮助评估和减轻尾矿坝风险的微震技术。

本文最初发表于《国际水电与大坝建设》杂志。

大坝安全监测，包括识别和最小化岩土风险，是岩土工程师面临的挑战，特别是在采矿和供水行业。微震技术为岩土结构监测提供了持续的解决方案。

尾矿坝是岩土工程师管理中最具挑战性的结构之一，原因如下：

因此，据估计尾矿坝的失败率比其他坝高出100倍水坝.1

在全球范围内，尾矿坝溃坝变得越来越频繁，对环境造成重大破坏并造成人员伤亡。为了减轻未来这些灾难性事件的影响，Tetra Tech 开发了一种微震技术，可以监测尾矿坝的结构稳定性并识别可能导致失败的参数。

微震技术

Tetra Tech 与澳大利亚矿山地震研究所签署了合作伙伴关系，开发一项创新技术，应用于巴西尾矿坝的监测。我们已在 20 多个矿坝中安装了该技术，运行规模为 24/7 监控制度。

Tetra Tech 的微震技术使用具有多种可能性的一个阵列。基于传统地震监测和创新的地震环境噪声干涉测量两种监测方法，该技术利用地面运动和地震连续监测结构的内部变化波速传播，这是一种介质属性。

微震监测系统的物理特性与传统地震系统中应用的物理特性相同。区别在于设备的灵敏度。所使用的地震检波器可以高灵敏度地记录震级高于-2（考虑地震矩）的地面运动，称为微震，而传统地震系统记录震级大于零的事件。

此外，该技术基于复杂的架构。安装阶段负责确保数据质量。由于传感器的高灵敏度和低理论误差，与安装相关的不确定性可以克服该方法的不确定性。因此，这个阶段对于监控系统的成功至关重要。

安装的系统由高灵敏度地震检波器、模数信号转换器和预处理传感器组成。数据由这些传感器记录nd 被发送到地震服务器进行处理和分析，使用两种不同的监测方法。

传统方法基于记录超过传感器阈值灵敏度的地面运动。三个或更多检波器同时触发会产生地震事件。对于每个注册的事件，系统都会计算源参数，例如震级和位置。这些参数可以支持地面运动预测方程的估计，该方程可以估计给定能量（或效力）和距离的地面运动。因此，该方法提供了监测结构上测量的地面运动数据，并支持模拟事件（例如矿井爆炸）的地面运动预测。

第二种方法是一种称为地震环境噪声干涉测量法的新方法。该方法测量整个介质中的地震波传播速度变化率（24/7 监测方式）。这个参数是相关的d 与刚度和比质量有关，而这又与孔隙压力、破裂、变形和载荷有关。因此，可以高灵敏度地识别异常行为，为岩土工程师创建实时数据，以便做出基于信息的决策。

尾矿坝监测

鉴于需要新技术来提高尾矿坝的监测水平，再加上 2015 年 11 月和 2019 年 1 月的失败，巴西矿工投资了地球物理方法，通过结构内部成像和 24/7 微震连续监测来调查大坝状况，以检测大坝物理完整性可能存在的风险。

自 2018 年以来，Tetra Tech 已调试了 20 多个系统，并安装了与 50 个地震台相连的 180 多个地震检波器。大多数系统位于巴西矿业之都米纳斯吉拉斯州。

这些系统不断处理收集到的数据，以支持 m 的安全多个地点和地面条件的内衬和水坝。它们提供广泛的数据流来识别有关尾矿坝完整性的早期预警，并允许岩土工程师远程监控每个大坝的结构稳定性并减轻不稳定性。

以科学领先®

地球物理学、地质学和岩土工程在多学科框架中的融合对于分析大坝状况至关重要，并强调了支持工程工作的干预必要性。因此，除了微震方法之外，Tetra Tech 还在其他前沿开展工作，将地球物理学视为一门综合科学，对岩土结构进行评估和研究。

我们的应用地球物理小组还致力于地球物理-岩土技术解释，始终致力于赋予地球物理数据以意义。通过浅层地球物理方法，可以评估结构的安全性、识别关注点并分析其水力。地质行为。

此外，通过使用传统地震检波器，可以表征人为地震源，量化产生的振动，并分析它在介质中如何衰减或放大。有了这些信息，就可以指出哪些操作活动可能成为结构的不稳定因素。

最后，使用数值模型考虑地质结构背景下介质的物理特性，我们可以模拟地震源，例如假设的破裂或爆炸，并预测这些爆炸引起的地面运动将如何在介质中传播并到达岩土结构。

通过以科学为先导，Tetra Tech 专注于为客户提供技术、工具和创新解决方案，以解决尾矿坝内岩土工程行为不足的危险，从而提高采矿业的安全性。