KJ煤矿用冲击地压地音监测系统技术说明书.doc

KJ623煤矿用冲击地压地音监测系统 技术说明书 尤洛卡矿业安全工程股份有限公司 山东科技大学煤矿灾害监测工程技术研究中心 一、概述 在煤矿开采中，煤岩体弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。KJ623冲击地压地音监测系统于2008年立项研发，采用了先进的DSP处理技术和嵌入式采集分析技术，集成了计算机技术必威体育精装版应用成果，形成了国内第一套自主知识产权的地音监测系统，其技术性能指标均优于进口同类产品水平。 系统 1）通过监测地音事件参数指标的变化，用以确定监测范围内的煤岩体内部受力破裂过程中所伴随的地音强度和频度，并以图表的形式实时在线显示，超过预警幅度时，报警显示。 2）得出班累计地音事件数、班累计能量、平均能量、与前十班平均能量偏差、频度偏差，并生成报表、打印。 3）得出巷道地音分布云图。 4）得出工作面地音分布云图 5）得出地音事件的危险等级 6）原始地音信号分析，给出同一时刻各通道关联曲线分析图，及加权分析图。 7）经过长期监测后，可以在已有数据的基础上，对下一时段内监测区域危险等级进行预测，从而实现对监测区域的危险性评价和预警。 三、工作原理 冲击地压发生是一个能量渐变到突变的过程，即煤岩体从微小破裂到破坏的过程，因为煤岩体是一种非均质体，其中存在各种微裂隙、孔隙等，以致煤岩体在受外力作用时就会在这些缺陷部位产生应力集中，发生突发性破裂，使积聚在煤岩体中的能量得以释放，且以弹性波的形式向外传播。这就是煤岩体在地应力、瓦斯压力及采掘作用等影响下产生的地音现象。植入煤体中的锚杆作为声波的传导体，将地音信号传导至地音传感器。地音信号的传导如图1所示。 图1. 岩层应力作用破坏地音传播示意图 地音信号的多少、大小等指标的变化反映了岩体受力的情况。表征地音的参量包括：分级事件数、总事件数、能率、地音信号的频度等，它们分别反映了地音信号或者地音事件的不同特征。它们表征了煤岩体内部变形或破坏的情况，故通过对地音信号的采集、处理、分析和研究可以推断煤层内部的形态变化。 对某一区域连续进行地音监测，并系统地分析地音事件的频度、能量等一系列地音参量，找出地音活动规律，以此判断煤岩体受力状态和破坏过程，评价煤岩体的稳定性，预测预报冲击地压、煤与瓦斯突出以指导煤矿安全生产。 四、技术特点 1、采用煤岩体声发射载体传导测量技术监测声发射信号； 2、智能数字滤噪技术，可有效去除设备作业产生的噪声干扰； 3、支持测试模式，井下、井上均可直接观察地音事件原始波形图 4、专利结构的地音传感器可直接安装锚杆载体上，安装、拆卸方便 5、现场触发门限、程控增益调整 6、系统采用总线结构，主传输系统兼容电缆、光线、以太环网通讯 7、支持USB存储读取功能 图2. 地音传感器安装在工作面上下顺槽煤柱示意图 （2）安装在掘进巷道顶板上。掘进工作面，地音传感器安装在顶板上，传感器的安装如图3所示。每个巷道顶板安装8个传感器。各传感器间间距50米，第一个传感器距离离掘进头50米，随着掘进面的推动，将最后一个传感器挪至第一个传感器之前。 图3. 地音传感器掘进巷道安装示意图 对于地音锚杆安装深度问题，综合考虑安装难易，接收效果的好坏及抗干扰能力的强弱，锚杆的安装深度宜在1-2米之间，露出煤层15公分左右。安装时，首先植入锚杆，锚杆与媒体要充分耦合，否则会造成地音信号严重衰减。首先在露出煤层的锚杆端头安装M20的螺母，然后再安装传感器，最后把M20的螺母锁紧。示意图如图4。 图4. 传感器与锚杆安装示意图 七、优势特点 与市场上同类型的产品ARES—5/E比较，我们的产品具有以下优势特点 我公司KJ623地音监测系统 ARES—5/E地音监测系统 传感器安装方式 安装在锚杆上，安装拆卸方便 安装在锚杆上，安装拆卸方便 传输方式 数字化传输，稳定可靠，抗干扰能力强，可扩展，可兼容性强 电流传输方式 井下人机接口 井下分站 1）中文真彩界面 2）按键操作 3）可根据现场情况设置触发阈值门限，程控放大增益 4）可直接观看井下地音原始波形图。 无 测试模式 支持测试模式，可以直接观看地音信号原始波形，为触发电平、放大倍数的设置提供最直接的依据。 无 滤噪技术 1）增加设备开停传感器 2）先进的数字滤波技术 3）3种滤噪模式可选：直接丢弃噪声数据、数字滤波器、不滤噪 由专业人士凭经验手动删除数据库中的噪音数据 盘读取 支持U盘读取 无 软件常规功能 数据统计、数据查询 打印、报表 数据统计、数据查询 打印、报表印 地音事件数据分析功能 1）地音事件的危险等级 2）巷道地音分布云图。 3）地音事件均方差曲线分析 4）地音事件均值曲线分析 5）地音事件频度分布分析 6）地音信号频谱分析 7）原始地音信号分析，给出同一时刻各通道关联曲