SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

摘要：通過對SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的介紹，初步掌握和了解SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)對具有沖擊危險礦井的有效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓礦井 SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用 使用效果

隨著全國各大煤礦開采深度的加深和開采條件的惡化，礦井發(fā)生沖擊的危險性越來越大，不僅造成井巷破壞、人員傷害、地面建筑物破壞，而且會引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸。由于這種災(zāi)害發(fā)生時間、地點、震源等復(fù)雜多樣性和突發(fā)性，對其防治，特別是預(yù)測是世界性的難題。為了解決這一困擾煤礦安全生產(chǎn)的難題，南屯煤礦引進(jìn)了波蘭SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)，SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對礦井包括沖擊礦壓在內(nèi)的礦震信號進(jìn)行遠(yuǎn)距離（最大10Km）、實時、動態(tài)、自動監(jiān)測，給出沖擊礦壓等礦震信號的完全波形。通過分析研究，可準(zhǔn)確計算出能量大于100J的震動及沖擊礦壓發(fā)生的時間、能量及空間三維坐標(biāo)，利用這些寶貴信息源對礦井沖擊礦壓危險程度進(jìn)行評價。能分析出礦井上覆巖層的斷裂信息，實現(xiàn)描述空間巖層結(jié)構(gòu)運動和應(yīng)力場的遷移演化規(guī)律，希望通過這一套系統(tǒng)，能從根本上解決、預(yù)防煤礦沖擊地壓的發(fā)生。

1 SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的簡介

1.1 系統(tǒng)組成

SOS微震系統(tǒng)主要有硬件和軟件兩部分組成，分別介紹如下：

①硬件：“SOS”微震監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件是由安裝在地面主站內(nèi)的信號采集站（圖1-1）、記錄儀系統(tǒng)（圖1-2）、分析儀系統(tǒng)（圖1-3）、本安裝置、供電電源、信號傳輸線、以及井下檢波測量探頭（圖1-4）等組成。

②軟件：軟件部分包括用于完成微震信號（震動）提取、可視化分析、波群分離和篩選等功能的“SEISGRAM”軟件和用于巖體震動信號三維精確定位和能量計算的“MULTILOK”軟件。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程

系統(tǒng)安裝完成后，先由井下安裝在巷道底板中的檢波測量探頭收集巖體的震動速度信號，并轉(zhuǎn)化為電信號通過電纜傳輸?shù)降孛嬷髡荆盘柌杉緦π盘栠M(jìn)行采集、放大和轉(zhuǎn)換，當(dāng)發(fā)生震動時，依據(jù)“SEISGRAM”軟件中設(shè)置的參數(shù)，記錄儀系統(tǒng)會自動記錄并保存此信號，記錄的信號是分析人員進(jìn)行礦震定位和能量計算的寶貴信息源。系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)如下圖1-5所示：

1.3 系統(tǒng)功能

“SOS”微震監(jiān)測系統(tǒng)具有以下功能：

①巖體震動信號采集、記錄和分析。

②多組波形處理。

③礦震三維定位和能量計算。

④積分、微分、濾波和頻譜分析等。

⑤記錄信號報警功能。

1.4 系統(tǒng)特點

①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、安全可靠。

②系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)，可由16通道擴(kuò)展為32通道。

③檢波探頭敏感度高，抗干擾能力強(qiáng)，記錄的信號準(zhǔn)確。

④“SEISGRAM”和“MULTILOK”軟件操作簡單，可視化能力強(qiáng)。

⑤波形分析功能強(qiáng)大，比如：積分、微分、濾波和頻譜分析等。

⑥多種礦震定位方法，且定位計算快速、準(zhǔn)確。

⑦礦震能量計算準(zhǔn)確；除P波首次到達(dá)時間需分析人員標(biāo)定外，其它工作均由計算機(jī)完成。

2 SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)在南屯煤礦的應(yīng)用

我礦2010年計劃了一臺微震監(jiān)測系統(tǒng)，2011年項目進(jìn)行了實施，根據(jù)我礦實際情況，目前井下共計安裝監(jiān)測探頭12個，地面安裝1個，監(jiān)測礦山動力災(zāi)害。

南屯煤礦的93上08工作面位于九采區(qū)西北部，工作面的平均開采深度在600m左右。井下標(biāo)高-563.4m，走向長1231.6m，傾斜長140.2m，面積172676m2。工作面東南鄰93上06工作面采空區(qū)，西北部為九采-440二級行人下山，并距九采-670水倉108m左右；西南鄰九采一分區(qū)南部回風(fēng)巷、九采一分區(qū)南部軌道巷和九采一分區(qū)南部皮帶巷；九采一分區(qū)中部軌道巷從工作面西南部下伏穿過；東北部相鄰九采邊界泄水巷和九采邊界皮帶巷。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)深度H≤350m時，沖擊地壓一般不會發(fā)生，當(dāng)深度350m

為了對93上08工作面的沖擊地壓能夠提前預(yù)測、預(yù)防，我們在93上08工作面軌順順槽內(nèi)安裝了兩組微震探頭，在93上08工作面回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷上山上頭、93上08工作面進(jìn)架子道處各安裝一組微震探頭，通過這些探頭的正常工作，使我們能夠隨時監(jiān)測整個工作面來壓情況，及時探明沖擊傾向，發(fā)現(xiàn)異常情況及時預(yù)報，制定防沖解危措施，并劃分防沖危險區(qū)域，規(guī)定人員進(jìn)出沖擊危險區(qū)域等專項技術(shù)措施。

3 SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的使用效果

由于該微震監(jiān)測系統(tǒng)采用1Hz—600Hz帶嵌入式信號運輸模塊的震動速度型礦震監(jiān)測拾震儀，獨立的干線式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，進(jìn)行雙向控制傳輸，所以在93上08工作面，因其精度高，誤差小，能夠通過礦震信號完全波形的分析，確定出每次震動的震動類型、發(fā)生力源及能量，能夠充分地對我礦沖擊地壓危險面進(jìn)行安全有效地監(jiān)控、監(jiān)測、預(yù)防，降低因沖擊礦壓災(zāi)害的發(fā)生而造成巨大損失，起到了舉足輕重的作用，同時，也將為我礦產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為我國的煤礦行業(yè)產(chǎn)生巨大的社會效益。

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