對KJ768煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)探討

倪俊華

（神華神東煤炭集團公司石圪臺煤礦，陜西榆林 719315）

對KJ768煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)探討

倪俊華

（神華神東煤炭集團公司石圪臺煤礦，陜西榆林 719315）

微震監(jiān)測技術(shù)是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測系統(tǒng)是實時監(jiān)測煤礦微震事件的計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)。微震監(jiān)測技術(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方法。近年來，在礦山、水利工程、交通隧道、天然氣石油儲存工程、地熱工程、核廢料處理工程等領(lǐng)域得到了廣泛應用。

微震監(jiān)測技術(shù) KJ768 應用

微震監(jiān)測技術(shù)是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測系統(tǒng)是實時監(jiān)測煤礦微震事件的計算機在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)將計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)融為一體。實現(xiàn)了復雜環(huán)境條件下對煤礦井下的微震事件變化情況的自動監(jiān)測和分析。

1 微震監(jiān)測技術(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。通過對巖體破壞微震動信號的監(jiān)測，經(jīng)計算處理，可以得到巖體發(fā)生破壞的微位置坐標、詳細時間和能量級別等信息。進而結(jié)合地質(zhì)、開采和巖體力學理論，判別震動和能量釋放與開采活動的因果關(guān)系，為生產(chǎn)安全提供決策依據(jù)。

2 微震監(jiān)測技術(shù)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成

系統(tǒng)包括六個組成部分：（1）計算機及數(shù)據(jù)處理軟件；（2）GPS授時裝置；（3）KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機；（4）KJ768-F礦用本安型監(jiān)測分站；（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)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測能量大于100J，動態(tài)范圍110dB的微震現(xiàn)象。本產(chǎn)品通過井上和井下布置的拾震器對礦山微震進行實時在線監(jiān)測，可給出礦山微震波的能量、頻譜等特征。

本產(chǎn)品系統(tǒng)軟件能對礦山微震事件的位置和能量分布進行定位處理與可視化顯示，得到巖層活動（頂板斷裂、應力分布等）情況，可用于礦井沖擊地壓、動載礦壓、上行開采等不同災害的監(jiān)測預警。

2.2.1 功能

（1）實時、連續(xù)、自動采集原始震動信號；（2）可按不同要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波處理；（3）自動保存原始數(shù)據(jù)；（4）可進行震源定位和震源分析；（5）基于自震式功能的監(jiān)測區(qū)波速場掃描與應力場評價，監(jiān)控區(qū)域的CT掃描功能；（6）具有多種不同形式的報表；（7）靈活處理震動信息，多種分析手段；（8）實時顯示震動信號波形。

2.2.2 擴展功能

（1）可給出監(jiān)測區(qū)域內(nèi)巖層活動信息；（2）可給出微震震源的時空分布規(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)域的高應力集中區(qū)域；（5）可給出采動區(qū)沖擊地壓危險的綜合監(jiān)測評價結(jié)果；（6）可進行沖擊危險區(qū)解危措施效果檢驗；（7）可進行采動影響下異常地質(zhì)區(qū)的巖體活動信息。

2.2.3 應用案例

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

3 監(jiān)測系統(tǒng)安裝

3.1 KJ768-F微震監(jiān)測分站

KJ768-F礦用本安型監(jiān)測分站（以下簡稱分站）主要作用是采集傳感器數(shù)據(jù)，與上位機進行數(shù)據(jù)傳輸。分站采用本質(zhì)安全電路設(shè)計，可用于井下含有瓦斯爆炸性氣體的危險場所。分站可將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機，通過交換機再將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面計算機。

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

（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。打開分站箱子上蓋，再打開內(nèi)部接線盒，按接線盒內(nèi)部所標傳感器各通道順序?qū)鞲衅麟娎|連接到接線盒內(nèi)

（4）傳感器信號電纜安裝。接線盒內(nèi)傳感器電纜連接順序為從左到右（通道1-8），將信號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（以下簡稱傳感器）是微震傳感器，可以和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測分站配接。該產(chǎn)品主要用于采集煤礦微震事件導致的振動信號。也可用于涵洞或其它地下工程的微震監(jiān)測。產(chǎn)品采用本質(zhì)安全電路設(shè)計，可用于井下含有瓦斯等爆炸性氣體的危險場所。

根據(jù)煤礦井巷布置圖和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測分站的覆蓋范圍，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，否則影響傳感器信號接收效果）。

（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

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

4 結(jié)語

KJ768煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)，在硬件上實現(xiàn)了噪聲低、響應快、智能化、自動化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化功能，相對其他傳統(tǒng)監(jiān)測手段，具有遠距離、大區(qū)域、動態(tài)、三維、實時監(jiān)測、監(jiān)測空間與時間連續(xù)等特點。通過專業(yè)化數(shù)據(jù)處理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)準確地得到微震事件發(fā)生的三維空間位置和量級，從而可對巖體變形破壞情況做出評價。KJ768煤礦微震監(jiān)測系統(tǒng)在十多個礦或工作面的動載礦壓、上行開采、沖擊地壓等煤礦災害防治領(lǐng)域得到推廣應用，取得了成功。

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

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