2009-地压监测技术2.PDF

地压监测技术 ——声发射监测技术的应用 报告人：刘祥鑫 关于地压 • 矿山地压是矿山生产活动中一种常见的自然现 象。当连续开采面积达到一定范围，就会超过 地下工程构件的极限承载能力，矿山整个系统 就不可避免地遭到破坏，引起岩层塌陷，酿成 灾害。 • 为了经济、合理地回收矿物资源和处理采空区， 降低开采成本，延长矿山服务年限，促进采矿 技术的交流与进步，并为矿山生产提供理论指 导，必须对地压进行有效的监测和治理。 地压研究的现状 金属矿山发生灾害性地压活动的条件如下 发生的基本条件是矿山岩体构造弱面的存在和采空 区范围达到某个极值，即矿山连续的大量的采空区 存在是产生灾害性地压活动的主导因素。 矿柱破坏是引起大面积地压活动的最敏感因素。  当发生灾害性地压活动条件具备时，往往还必须有 一个直接的激发因素，如爆破冲击载荷，多中段反 复采动影响，某些矿柱垮塌，采动大断层，地下水 对地质构造弱面软化作用等。 灾害性地压发生的时间效应。 地压监测方法 • 光弹应力技术的应用——光弹应力计 • 原岩应力的测试——应变仪 • 爆破震动测试的应用——爆破震动仪 • 微震技术的应用——微震监测仪 声发射技术的应用——声发射地压监测仪器 声发射与声发射技术 岩石在外载荷的作用下产生微破裂时，其内 部贮存的应变能将以弹性波的形式释放出， 称为岩石的声发射(Acoustic Emission， 简称AE) 。 由于绝大多数岩体都是非均质的，多存在节 理、裂隙等缺陷，所以当其受力破坏时都会 产生声发射，接收由岩体内部发源点传至其 界面的声发射，并分析其信号特征的技术， 叫岩体声发射技术。 声发射技术的在有色金属矿山的工程应用流程 声发射技术的在有色金属矿山的工程应用流程 根据所确定的地压监测方案,需要选择如下地压监测设备: 单通道声发射仪、多通道声发射定位系统(监测仪器)、应 力监测仪和读数仪以及位移收敛监测仪等。具体型号和数 量根据实际情况和要求而定。信号数据采集实时处理存储 部分。包括从主放大器开始到地表检测数据处理机之间的 全部设备。这部分的主要功能是将声发射信号转换为数字 信号,通过电话线传输至地表的数据处理机,计算机自动进 行主要参数的计算,在屏幕上动态实时的显示声发射波形, 显示声发射发生的次数、能量、事件率图、频谱图等。同 时, 自动将信号添加到声发射波形库中。 监测结果分析 • 事件数统计分析:声发射事件数是反映岩体声发射信号多少的特征参 量,大事件是指声发射信号达到设定强度参数的声发射事件。 2008年1月1 日至2008年1月7 日系统监测到的声发射信号, 10号通道频 繁采集到连续型声发射信号,分析认为:临近破坏前10号探头周边岩体 的声发射频度很高,说明岩体应力变化明显,岩体处于临近破坏前的声 发射活跃期。 声发射监测技术在有色金属矿山的应用现状 • 国外 自Obert 研制了第一台声发射仪以来，前苏联、波兰、美国、 加拿大、澳大利亚等国的科研人员相继开发了从单通道到多通 道，从简单的便携式仪器到复杂的微振监测系统等一系列的仪 器，并用之于现场。比如说：美国矿山局在加利纳银铅锌矿， 针对井下岩爆建立了大型网络，覆盖九个矿区，每1～2个采 场设立一个数据集模块，负责采集这一区域换能器阵的信号， 同时井下数台计算机分担繁重的声发射基础研究工作，这样， 井下、地面的计算机操作员可提取任何一个节点(模块)进行处 理分析。此外，该网络还通过电话线与科罗拉多丹佛研究中心 相连，这样可在现场和丹佛研究中心同时进行实时分析。目前， 美国的声发射监测已形成了大型网络化系统。 声发射监测技术在有色金属矿山的应用现状 • 国内 声发射技术于二十世纪七十年代初开始引入我国，到目前为止， 在许多领域取得了令人满意的成果。在仪器研发方面：长沙矿山研 究院开发了DYF-1、DYF-2型便携式智能地音分析仪及STL-1、 STL-12型多通道声发射监测系统，用于微震监测；北京矿冶研究 总院矿山工程研究设计所先后研制成功了 CRAE-1 型岩体稳定性 监测仪、8B 1.6M 岩体声