聲發(fā)射技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

朱前進(jìn)

摘要：隨著煤炭企業(yè)的不斷發(fā)展，已經(jīng)開始向深部和復(fù)雜的趨勢發(fā)展，礦災(zāi)礦難問題的發(fā)生幾率逐漸增加，想要減少礦難發(fā)生的幾率，確保企業(yè)可以安全生產(chǎn)，就需要將聲發(fā)射技術(shù)引進(jìn)其中，在頻譜分析法的基礎(chǔ)上，對(duì)開采地巖石和瓦斯情況進(jìn)行判斷，是一種非?？煽康膶?duì)策。鑒于此，本文將對(duì)聲發(fā)射技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射技術(shù);采礦工程;安全生產(chǎn)

聲發(fā)射技術(shù)的運(yùn)用，可以在不接觸的基礎(chǔ)上，預(yù)報(bào)地下礦井煤體以及瓦斯的情況，促進(jìn)預(yù)報(bào)安全性的提高，聲發(fā)射技術(shù)可以有效地預(yù)測礦井瓦斯的原因是因?yàn)橹饕揽康氖锹暟l(fā)射信號(hào)采集以及分析，然而因?yàn)殚_采現(xiàn)場具有復(fù)雜的聲信號(hào)，會(huì)或多或少地產(chǎn)生誤差，所以，還需在數(shù)據(jù)接收的位置對(duì)聲信號(hào)的過濾器進(jìn)行安裝，全部過濾無用的信號(hào)，并對(duì)有用信息進(jìn)行提取，這樣一來，可正確地判斷井下煤和瓦斯的實(shí)際情況，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全性的提高。

1聲發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

聲發(fā)射過程中的原理指的是巖石等多種材料受到荷載壓力并不會(huì)出現(xiàn)改變，例如變形和破裂的問題，很多變化都是不可逆的，可以在一瞬間通過彈性波方式釋放能量?？梢詫?duì)聲發(fā)射的系統(tǒng)進(jìn)行簡稱，即A，主要?jiǎng)澐殖蔀V波器和信號(hào)處理系統(tǒng)以及傳感器，所遵循的工作原理是指，發(fā)出聲源之后，通過直接與折射的方式向接收器所到達(dá)，還能在對(duì)象缺陷的檢測中安放傳感器，之后聲源會(huì)發(fā)生一定的信號(hào)，在耦合面向傳感器所到達(dá)，此時(shí)，傳感器就會(huì)接收到用于的信號(hào)，將其傳送到發(fā)達(dá)的濾波器中，有效處理信號(hào)，最后，還要建模分析信號(hào)處理的系統(tǒng)，并且要展現(xiàn)是工作人員。

2蹬空開采過程中聲發(fā)射技術(shù)的實(shí)例

例如，山西大同的煤田當(dāng)中，大斗與永定莊煤礦，該煤礦是相鄰兩種關(guān)系，鄰居關(guān)系界定的標(biāo)準(zhǔn)是指，大斗溝主要對(duì)整個(gè)礦的2、3煤層進(jìn)行開采，所剩的由永定莊的煤礦開采，就永定莊煤礦而言，要同采11號(hào)8811和8813 工作面，因?yàn)檫^度開采使得大斗溝3號(hào)的煤層當(dāng)中406盤區(qū)發(fā)生蹬空狀態(tài)。

按照大斗溝3號(hào)煤層蹬空的開采可行性評(píng)判，研究上行開采三帶。完成11號(hào)煤礦的開采后，與其相互對(duì)應(yīng)的垮落帶與斷裂帶的計(jì)算如下：開采單個(gè)煤層時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一邊采一邊垮的現(xiàn)象，如果嚴(yán)重忽略垮落的頂板下沉量，其垮落最大高度如圖一所示。

在圖一當(dāng)中，M表示的是采高，公式的單位是m。煤層傾角是α，單位是度;同時(shí)，k表示的是垮落碎巖的膨脹系數(shù)，開始巖碎的時(shí)候，碎脹系數(shù)可以達(dá)到1.26-1.6，在巖層垮落越來越重的過程中，剩余碎脹系數(shù)的范圍會(huì)從1.06至1.26變化，斷裂帶的H，高度求解公式如圖二所示。

在圖二的公式當(dāng)中，可以得到，11號(hào)煤層垮落的最大高度是31.2m，煤層斷裂帶具有62.9m的高度，由于3號(hào)煤會(huì)發(fā)生下三帶影響，根據(jù)蹬空關(guān)鍵層引申知識(shí)把43.8m粉砂巖看做是蹬空開采關(guān)鍵層，其厚度為29.9m細(xì)砂巖，將其看做是次要的關(guān)鍵層。同時(shí)，還會(huì)影響到3號(hào)煤地板。3號(hào)煤層與11號(hào)煤層間出現(xiàn)的監(jiān)測層是粗、細(xì)砂巖層的厚度是29.9m。亞關(guān)鍵層具有較好的穩(wěn)定性。因此，能夠?qū)?號(hào)煤低音探頭置于比較合理的地方。

3測量地應(yīng)力

把取回的巖樣，根據(jù)空間坐標(biāo)做成六組不一樣的長方體試件。并且加載到單軸壓力機(jī)中，同時(shí)，在聲發(fā)射的監(jiān)測系統(tǒng)輔助下，測出試件事件數(shù)，即應(yīng)力和事件的累計(jì)數(shù)應(yīng)力以及振鈴數(shù)應(yīng)力，還有振鈴累計(jì)數(shù)等。對(duì)曲線進(jìn)行比較分析，尋找凱塞點(diǎn)。這一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是試件軸向力，即單向的正應(yīng)力。石聲發(fā)射離散性，同時(shí)，巖石力學(xué)的性質(zhì)各向異性與離散性以及測量誤差等因素的影響，使得同組試件的軸向力之間具有很大的差異，所以，需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

4分析檢測結(jié)果

將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用在大斗溝和永定莊煤礦當(dāng)中，大斗溝3號(hào)的煤層當(dāng)中406盤區(qū)發(fā)生了蹬空狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行了全面認(rèn)真的評(píng)價(jià)，同時(shí)，還分析永定莊煤礦三帶的實(shí)際變化。從監(jiān)測分析中可看i出，亞關(guān)鍵層所具有的穩(wěn)定性非常好。加之，由于礦山持續(xù)性地開采所導(dǎo)致的采空區(qū)，很多大地表沉陷出現(xiàn)，地表沉陷的大小對(duì)煤層上賦主的承載巖層彎曲性以及破裂大小造成影響，將該主承載煤層看做是地表沉陷的工程關(guān)鍵層。按照具體的地質(zhì)情況監(jiān)測現(xiàn)場，選擇關(guān)鍵層作為監(jiān)測層，通過聲發(fā)射技術(shù)實(shí)時(shí)檢測監(jiān)測層，有效地控制了監(jiān)測層破壞的程度，并保障生產(chǎn)的安全性。

5結(jié)束語

綜上所述，發(fā)射技術(shù)可以在不予礦山進(jìn)行接觸的基礎(chǔ)上預(yù)測煤礦工程當(dāng)中的煤與瓦斯情況，可以實(shí)施綜合性地評(píng)價(jià)邊坡的危險(xiǎn)因素以及山體巖層的穩(wěn)定性，適當(dāng)?shù)貙?duì)瓦斯含量以及頂板情況進(jìn)行檢測，在第一時(shí)間對(duì)采區(qū)現(xiàn)場安全性很好地評(píng)判，并且做好煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)保障，降低煤礦事故的出現(xiàn)幾率，達(dá)到了安全生產(chǎn)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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