对KJ768煤矿微震监测系统相关探讨

【摘 要】微震监测技术是20世纪90年展起来的一种新型物探技术。KJ768煤炭微震监测系统是实时监测煤矿微震事件的计算机在线监测系统。微震监测技术是研究岩土工程中岩体变形破裂现象的一种地球物理学方法。近年来，在矿山、水利工程、交通隧道、天然气石油储存工程、地热工程、核废料处理工程等领域得到了广泛应用。

【关键词】微震监测技术 KJ768 应用

微震监测技术是20世纪90年展起来的一种新型物探技术。KJ768煤炭微震监测系统是实时监测煤矿微震事件的计算机在线监测系统。系统将计算机技术、信号处理技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境条件下对煤矿井下的微震事件变化情况的自动监测和分析。

1 微震监测技术原理

其技术原理为：岩体发生破坏前后，将持续一段时间以声波的形式释放积蓄的能量，从而产生声发射与微震等物理现象。通过对岩体破坏微震动信号的监测，经计算处理，可以得到岩体发生破坏的微位置坐标、详细时间和能量级别等信息。进而结合地质、开采和岩体力学理论，判别震动和能量释放与开采活动的因果关系，为生产安全提供决策依据。

2 微震监测技术

2.1 系统结构及组成

系统包括六个组成部分：（1）计算机及数据处理软件；（2）GPS授时装置；（3）KJJ185矿用网络交换机；（4）KJ768-F矿用本安型监测分站；（5）配接传感器；（6）KDW127/12B矿用隔爆兼本安电源。

2.2 功能及用途

KJ768煤矿微震监测系统能够监测能量大于100J，动态范围110dB的微震现象。本产品通过井上和井下布置的拾震器对矿山微震进行实时在线监测，可给出矿山微震波的能量、频谱等特征。

本产品系统软件能对矿山微震事件的位置和能量分布进行定位处理与可视化显示，得到岩层活动（顶板断裂、应力分布等）情况，可用于矿井冲击地压、动载矿压、上行开采等不同灾害的监测预警。

2.2.1 功能

（1）实时、连续、自动采集原始震动信号；（2）可按不同要求实现数据滤波处理；（3）自动保存原始数据；（4）可进行震源定位和震源分析；（5）基于自震式功能的监测区波速场扫描与应力场评价，监控区域的CT扫描功能；（6）具有多种不同形式的报表；（7）灵活处理震动信息，多种分析手段；（8）实时显示震动信号波形。

2.2.2 扩展功能

（1）可给出监测区域内岩层活动信息；（2）可给出微震震源的时空分布规律；（3）可给出监控区域内构造分布信息；（4）可给出监控区域的高应力集中区域；（5）可给出采动区冲击地压危险的综合监测评价结果；（6）可进行冲击危险区解危措施效果检验；（7）可进行采动影响下异常地质区的岩体活动信息。

2.2.3 应用案例

（1）可用于动载矿压监测预警；（2）可用于冲击地压/矿震监测预警；（3）可用于上行开采监测；（4）可用于煤与瓦斯突出监测预警；（5）可用于隔水层突水监测。

3 监测系统安装

3.1 KJ768-F微震监测分站

KJ768-F矿用本安型监测分站（以下简称分站）主要作用是采集传感器数据，与上位机进行数据传输。分站采用本质安全电路设计，可用于井下含有瓦斯爆炸性气体的危险场所。分站可将监测到的数据传送到KJJ185矿用网络交换机，通过交换机再将数据发送到地面计算机。

（1）安装前准备。根据煤矿井巷布置图和KJ768-F矿用本安型监测分站的覆盖范围，事先勘察绘制确定设备放置站点的位置布局图。

（2）分站和电源安装。根据位置布局图所确定分站的位置，将分站悬挂在巷道的壁上，因需连接传感器电缆和通讯电缆分站不宜悬挂太高，方便接线为宜（分站箱子离地1米左右）。将分站箱子固定在巷道壁上的锚杆或者是铁网上。KDW127/12B矿用隔爆兼本安电源悬挂在分站箱子旁，为分站提供DC12V电源。

（3）分站线路连接。打开分站箱子上盖，再打开内部接线盒，按接线盒内部所标传感器各通道顺序将传感器电缆连接到接线盒内

（4）传感器信号电缆安装。接线盒内传感器电缆连接顺序为从左到右（通道1-8），将信号电缆剥皮并从线缆接口插入分站内部，使用剥线钳剥出线芯，并用十字螺丝刀锁紧接线盒压线螺丝。

3.2 GZC-70拾震器

GZC70矿用本安型拾震传感器（以下简称传感器）是微震传感器，可以和KJ768-F矿用本安型监测分站配接。该产品主要用于采集煤矿微震事件导致的振动信号。也可用于涵洞或其它地下工程的微震监测。产品采用本质安全电路设计，可用于井下含有瓦斯等爆炸性气体的危险场所。

根据煤矿井巷布置图和KJ768-F矿用本安型监测分站的覆盖范围，事先勘察绘制确定传感器安装位置，做成详细传感器安装位置的布置图，按布置图位置打好锚杆。

（1）首先将传感器转换接头与巷道中已有的锚杆连接；将转换接头锁紧在锚杆上，再将传感器紧锁在转换接头上。（注意：锚杆与岩体不能松动，否则影响传感器信号接收效果）。

（2）安装完成后调整传感器角度，使传感器保持垂直放置（如上图），既传感器输出接口朝上，然后锁紧转换接头螺丝。

（3）最后将传感器电缆连接2通本安接线盒，完成传感器与分站的电缆连接。

3.3 地面设备安装

将电脑主机和GPS授时器安装在监控中心，各设备正常插入通电。主机网线和GPS授时器网线连接到井下到监控中心环网交换机上，GPS授时器插入天线和网线，GPS授时器天线需放在室外开扩位置，以便接收GPS信号。

4 结语

KJ768煤矿微震监测系统，在硬件上实现了噪声低、响应快、智能化、自动化、可视化和网络化功能，相对其他传统监测手段，具有远距离、大区域、动态、三维、实时监测、监测空间与时间连续等特点。通过专业化数据处理软件，能够实现准确地得到微震事件发生的三维空间位置和量级，从而可对岩体变形破坏情况做出评价。KJ768煤矿微震监测系统在十多个矿或工作面的动载矿压、上行开采、冲击地压等煤矿灾害防治领域得到推广应用，取得了成功。

参考文献：

[1]张少泉，张兆平，杨懋源.矿山冲击的地震学研究与开发[J].中国地震，1993（1）：1-8.

[2]曹华锋，林峰.微震监测信号辨识方法研究[J].采矿技术，201l，1l（2）：55-58.