倪俊華

（神華神東煤炭集團(tuán)公司石圪臺(tái)煤礦，陜西榆林 719315）

對(duì)KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)探討

倪俊華

（神華神東煤炭集團(tuán)公司石圪臺(tái)煤礦，陜西榆林 719315）

微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦微震事件的計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是研究巖土工程中巖體變形破裂現(xiàn)象的一種地球物理學(xué)方法。近年來(lái)，在礦山、水利工程、交通隧道、天然氣石油儲(chǔ)存工程、地?zé)峁こ?、核廢料處理工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

微震監(jiān)測(cè)技術(shù) KJ768 應(yīng)用

微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦微震事件的計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)融為一體。實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境條件下對(duì)煤礦井下的微震事件變化情況的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析。

1 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

其技術(shù)原理為：巖體發(fā)生破壞前后，將持續(xù)一段時(shí)間以聲波的形式釋放積蓄的能量，從而產(chǎn)生聲發(fā)射與微震等物理現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)巖體破壞微震動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)，經(jīng)計(jì)算處理，可以得到巖體發(fā)生破壞的微位置坐標(biāo)、詳細(xì)時(shí)間和能量級(jí)別等信息。進(jìn)而結(jié)合地質(zhì)、開(kāi)采和巖體力學(xué)理論，判別震動(dòng)和能量釋放與開(kāi)采活動(dòng)的因果關(guān)系，為生產(chǎn)安全提供決策依據(jù)。

2 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成

系統(tǒng)包括六個(gè)組成部分：（1）計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理軟件；（2）GPS授時(shí)裝置；（3）KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；（4）KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站；（5）配接傳感器；（6）KDW127/12B礦用隔爆兼本安電源。

2.2 功能及用途

KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)能量大于100J，動(dòng)態(tài)范圍110dB的微震現(xiàn)象。本產(chǎn)品通過(guò)井上和井下布置的拾震器對(duì)礦山微震進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可給出礦山微震波的能量、頻譜等特征。

本產(chǎn)品系統(tǒng)軟件能對(duì)礦山微震事件的位置和能量分布進(jìn)行定位處理與可視化顯示，得到巖層活動(dòng)（頂板斷裂、應(yīng)力分布等）情況，可用于礦井沖擊地壓、動(dòng)載礦壓、上行開(kāi)采等不同災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

2.2.1 功能

（1）實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)采集原始震動(dòng)信號(hào)；（2）可按不同要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波處理；（3）自動(dòng)保存原始數(shù)據(jù)；（4）可進(jìn)行震源定位和震源分析；（5）基于自震式功能的監(jiān)測(cè)區(qū)波速場(chǎng)掃描與應(yīng)力場(chǎng)評(píng)價(jià)，監(jiān)控區(qū)域的CT掃描功能；（6）具有多種不同形式的報(bào)表；（7）靈活處理震動(dòng)信息，多種分析手段；（8）實(shí)時(shí)顯示震動(dòng)信號(hào)波形。

2.2.2 擴(kuò)展功能

（1）可給出監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)巖層活動(dòng)信息；（2）可給出微震震源的時(shí)空分布規(guī)律；（3）可給出監(jiān)控區(qū)域內(nèi)構(gòu)造分布信息；（4）可給出監(jiān)控區(qū)域的高應(yīng)力集中區(qū)域；（5）可給出采動(dòng)區(qū)沖擊地壓危險(xiǎn)的綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果；（6）可進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)解危措施效果檢驗(yàn)；（7）可進(jìn)行采動(dòng)影響下異常地質(zhì)區(qū)的巖體活動(dòng)信息。

2.2.3 應(yīng)用案例

（1）可用于動(dòng)載礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警；（2）可用于沖擊地壓/礦震監(jiān)測(cè)預(yù)警；（3）可用于上行開(kāi)采監(jiān)測(cè)；（4）可用于煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)預(yù)警；（5）可用于隔水層突水監(jiān)測(cè)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

3.1 KJ768-F微震監(jiān)測(cè)分站

KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站（以下簡(jiǎn)稱分站）主要作用是采集傳感器數(shù)據(jù)，與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。分站采用本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)，可用于井下含有瓦斯爆炸性氣體的危險(xiǎn)場(chǎng)所。分站可將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過(guò)交換機(jī)再將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面計(jì)算機(jī)。

（1）安裝前準(zhǔn)備。根據(jù)煤礦井巷布置圖和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站的覆蓋范圍，事先勘察繪制確定設(shè)備放置站點(diǎn)的位置布局圖。

（2）分站和電源安裝。根據(jù)位置布局圖所確定分站的位置，將分站懸掛在巷道的壁上，因需連接傳感器電纜和通訊電纜分站不宜懸掛太高，方便接線為宜（分站箱子離地1米左右）。將分站箱子固定在巷道壁上的錨桿或者是鐵網(wǎng)上。KDW127/12B礦用隔爆兼本安電源懸掛在分站箱子旁，為分站提供DC12V電源。

（3）分站線路連接。打開(kāi)分站箱子上蓋，再打開(kāi)內(nèi)部接線盒，按接線盒內(nèi)部所標(biāo)傳感器各通道順序?qū)鞲衅麟娎|連接到接線盒內(nèi)

（4）傳感器信號(hào)電纜安裝。接線盒內(nèi)傳感器電纜連接順序?yàn)閺淖蟮接遥ㄍǖ?-8），將信號(hào)電纜剝皮并從線纜接口插入分站內(nèi)部，使用剝線鉗剝出線芯，并用十字螺絲刀鎖緊接線盒壓線螺絲。

3.2 GZC-70拾震器

GZC70礦用本安型拾震傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器）是微震傳感器，可以和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站配接。該產(chǎn)品主要用于采集煤礦微震事件導(dǎo)致的振動(dòng)信號(hào)。也可用于涵洞或其它地下工程的微震監(jiān)測(cè)。產(chǎn)品采用本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)，可用于井下含有瓦斯等爆炸性氣體的危險(xiǎn)場(chǎng)所。

根據(jù)煤礦井巷布置圖和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站的覆蓋范圍，事先勘察繪制確定傳感器安裝位置，做成詳細(xì)傳感器安裝位置的布置圖，按布置圖位置打好錨桿。

（1）首先將傳感器轉(zhuǎn)換接頭與巷道中已有的錨桿連接；將轉(zhuǎn)換接頭鎖緊在錨桿上，再將傳感器緊鎖在轉(zhuǎn)換接頭上。（注意：錨桿與巖體不能松動(dòng)，否則影響傳感器信號(hào)接收效果）。

（2）安裝完成后調(diào)整傳感器角度，使傳感器保持垂直放置（如上圖），既傳感器輸出接口朝上，然后鎖緊轉(zhuǎn)換接頭螺絲。

（3）最后將傳感器電纜連接2通本安接線盒，完成傳感器與分站的電纜連接。

3.3 地面設(shè)備安裝

將電腦主機(jī)和GPS授時(shí)器安裝在監(jiān)控中心，各設(shè)備正常插入通電。主機(jī)網(wǎng)線和GPS授時(shí)器網(wǎng)線連接到井下到監(jiān)控中心環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上，GPS授時(shí)器插入天線和網(wǎng)線，GPS授時(shí)器天線需放在室外開(kāi)擴(kuò)位置，以便接收GPS信號(hào)。

4 結(jié)語(yǔ)

KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在硬件上實(shí)現(xiàn)了噪聲低、響應(yīng)快、智能化、自動(dòng)化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化功能，相對(duì)其他傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，具有遠(yuǎn)距離、大區(qū)域、動(dòng)態(tài)、三維、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)空間與時(shí)間連續(xù)等特點(diǎn)。通過(guò)專業(yè)化數(shù)據(jù)處理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地得到微震事件發(fā)生的三維空間位置和量級(jí)，從而可對(duì)巖體變形破壞情況做出評(píng)價(jià)。KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在十多個(gè)礦或工作面的動(dòng)載礦壓、上行開(kāi)采、沖擊地壓等煤礦災(zāi)害防治領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，取得了成功。

［1］張少泉，張兆平，楊懋源.礦山?jīng)_擊的地震學(xué)研究與開(kāi)發(fā)［J］.中國(guó)地震，1993（1）∶1-8.

［2］曹華鋒，林峰.微震監(jiān)測(cè)信號(hào)辨識(shí)方法研究［J］.采礦技術(shù)，201l，1l（2）∶55-58.