科学研究

1 项目的背景和意义

本系统为山东省科技攻关项目研究成果。

我国各种煤矿灾害中,因采动引起的煤与瓦斯突出、突水、冒顶等事故频繁发生,其中死亡超过10人的重大瓦斯爆炸和透水事故屡屡发生。目前我国有动力灾害倾向的矿井已占全部开采矿井的20%以上,由于每年开采深度平均增加15~20米,采场动力作用会越来严重。

不管是非煤矿山的动力灾害、矿震等灾害问题,还是煤矿的煤与瓦斯突出和煤矿底板突水等问题,都是开采过程中导致的应力场扰动所诱发的微破裂萌生、发展、贯通等岩石破裂过程失稳的结果。在岩石破裂过程中,伴随着以弹性波的形式产生的能量辐射,这就是煤岩的声发射现象。煤岩声发射信号中蕴含了丰富的反映岩石微破裂发展状态的信息。

本系统能够实时监测煤岩破裂所产生的声发射信号,通过对信号的实时处理获得煤岩破裂处的位置以及声发射信号的其它重要参数,对采场动力灾害进行预测预报。

2 系统结构

本系统由传感器阵列、声发射监测分站、井上主控计算机组成。

为了完成对信号的实时处理,监测分站处理器采用DSP。来自声发射传感器的多路声信号送入分站,进行电压放大、低通滤波,然后送DSP板。DSP板处理后的信号以数字方式输出通过通信接口、通信电缆或光缆与主控计算机相连,并根据上位机的要求完成监测参数或波形数据的上传。

上位机的主要功能:(1)自动巡检各监测分站,上调、记录其常规监测数据;(2)对全矿井各重要区域的岩石声发射监测数据进行管理、存储。(3)根据需要调整某分站有关参数(时间、声发射检测域值、采样频率、全时监测时的时间长度等);(4)当声发射信号频度、能量等参数明显大、有明显变大趋势时,给出报警信号;(5)可根据要求,令某分站进行全时检测并实时传送全部原始波形数据。

3 主要技术指标

传感器阵列阵元间距2m~4m。

定位精度20m以内。

8路模拟输入通道,16bit分辨率,50K采样速率,程控增益1、2、5、10倍。

监测分站处理器:双核结构,处理速度200MIPS。

监测分站内带64M内存、8M FLASH。

防爆形式:本质安全型。


项目负责人:赵洪亮教授博士

单位:山东科技大学

电话:13455292177(手机),0532-86057747(办公室)

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