CN115217524A - 一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法 - Google Patents

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高安森
戚承志
单仁亮
王春来
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Abstract

本发明公开了一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，属于矿山安全技术领域。其具体步骤如下：步骤一、确定潜在岩爆触发危险区域，布置声发射传感器，监测、收集岩爆触发危险区域岩体的声发射信号；步骤二、通过布置的声发射传感器，将接收的监测岩体的声发射信号，经信号放大器、数据采集仪以及模数转换器初步处理后，通过电缆传输至地下计算机，随后统一传送至地面数据中心；步骤三、通过地面数据中心，分析声发射数据损伤演化曲线，根据设定的岩爆触发危险等级预警阈值，以及监测岩体的实时声发射信号损伤演化曲线，对声发射信号监测区域岩体的岩爆触发风险进行实时研判和预警，并将预警结果，通过电缆及时的传输至井下无线信号预警装置和终端接收器。该方法计算简单，预警效果好，可靠度高，有助于及时了解监测岩体的岩爆触发风险，实现对岩体的实时、连续监测预警，可适用于矿山脆性岩爆等动力灾害的监测和预警。

Description

一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法
技术领域
本发明涉及矿山岩爆灾害预警技术领域，尤其涉及一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法。
背景技术
随着浅部地表资源的减少，矿产资源开采逐渐转向深部开采，深部矿产资源开采需要面对高地应力和强扰动等因素的干扰，岩爆等动力灾害频发，严重威胁设备和人员安全，影响资源的安全高效开采。
声发射是指岩石破裂过程中，迅速释放能量所产生的瞬态弹性波，携有岩石破裂行为的物理信息和力学信息。声发射监测技术作为一种无损监测技术，已经在矿山灾害预警中得到了广泛应用，可以用于工程岩体的稳定性监测和评价。
由于岩爆灾害的复杂性，目前对于岩爆灾害的预警，主要通过定性的研判岩爆前兆是否显现，从而实现对岩爆灾害的预警，对于岩爆触发时间的精准预测尚无法实现。针对以上不足，本发明方案提供一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法。
发明内容
本发明针对矿山岩爆灾害触发时间预警响应不及时问题，提供了一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，该方法计算简单，预警效果好，可靠度高，有助于及时了解岩体的岩爆触发风险，实现对岩体的实时、连续监测预警，可适用于矿山脆性岩爆等动力灾害的监测和预警。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，包括以下步骤：
步骤一、确定潜在岩爆触发危险区域，布置声发射传感器1，监测、收集岩爆触发危险区域岩体的声发射信号数据；
步骤二、通过布置的声发射传感器1，将接收的监测岩体声发射信号，经信号放大器2、数据采集仪3以及模数转换器4初步处理后，通过电缆传输至地下计算机5，随后统一传送至地面数据中心6；
步骤三、通过地面数据中心6，分析基于声发射数据的损伤演化曲线，根据设定的岩爆触发危险预警阈值，以及岩体的实时声发射信号损伤演化曲线，对监测岩体的岩爆触发风险进行实时研判和预警，并及时将预警结果，通过电缆传输至井下无线信号预警装置7和终端接收器8。
所述的步骤三中的基于声发射数据的岩石损伤变量按下述公式(1)计算，
Figure BDA0003730954010000011
其中，NAW为监测岩体的累积声发射事件数，NA(t)为在时间t时刻，岩体对应的累积声发射事件数。
所述的步骤三中的岩体损伤演化曲线，通过下述公式(2)，对岩石损伤变量进行数据拟合获得，继而可以确定岩爆触发危险区域岩体的损伤演化曲线，
D＝y0+Aexp(-x/t1) (2)
附图说明
图1为本发明基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法流程示意图
图2为本发明基于声发射事件率损伤曲线的数据拟合结果图
其中：1—声发射传感器；2—信号放大器；3—数据采集仪；4—模数转换器；5—井下计算机；6—地面数据中心；7—无线信号预警装置；8—终端接收器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，包括以下步骤：
步骤一、确定潜在岩爆触发危险区域，布置声发射传感器1，监测、收集岩爆触发危险区域岩体的声发射信号数据；
步骤二、通过布置的声发射传感器1，将接收的监测岩体声发射信号，经信号放大器2、数据采集仪3以及模数转换器4初步处理后，通过电缆传输至地下计算机5，随后统一传送至地面数据中心6；
步骤三、通过地面数据中心6，分析基于声发射数据的损伤演化曲线，根据设定的岩爆触发危险预警阈值，以及岩体的实时声发射信号损伤演化曲线，对监测岩体的岩爆触发风险进行实时研判和预警，并及时将预警结果，通过电缆传输至井下无线信号预警装置7和终端接收器8。
所述的步骤三中的基于声发射数据的岩石损伤变量按下述公式(1)计算，
Figure BDA0003730954010000021
其中，NAW为监测岩体的累积声发射事件数，NA(t)为在时间t时刻，岩体对应的累积声发射事件数。
所述的步骤三中的岩体损伤演化曲线，通过下述公式(2)，对岩石损伤变量进行数据拟合获得，继而可以确定岩爆触发危险区域岩体的损伤演化曲线，
D＝y0+Aexp(-x/t1) (2)
所述的步骤三，将设定第一损伤点作为岩体触发岩爆的初级预警点，将设定第二损伤点作为岩体触发岩爆的关键预警点，这可以实现对监测岩体的实时危险等级判定和灾害预警。

Claims (3)

1.一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，包括声发射传感(1)、信号放大器(2)、数据采集仪(3)、模数转换器(4)、井下计算机(5)、地面数据中心(6)、无线信号预警装置(7)和终端接收器(8)。其连接关系是：声发射传感器(1)将收集的声发射数据，经信号放大器(2)传导至声发射数据采集仪(3)，通过电缆传导至模数转换器(4)，并将模拟信号转换为数字信号后传输至井下计算机(5)，经过预处理后通过电缆传输至地面数据中心(6)，根据声发射数据的实时损伤演化曲线，对监测岩体的岩爆触发风险给出研判，随后将预警结果通过电缆传导至井下无线信号预警装置(7)和终端接收器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，其特征在于：所述的声发射传感器每组不得少于6个，能够收集岩体的声发射数据，也能够对声发射数据源进行三维定位。
3.根据权利要求1所述的一种基于声发射事件率损伤曲线的岩爆触发时间预警方法，其特征在于：地面数据中心(6)中的岩爆风险判别模型，能够对监测岩体的岩爆触发风险和触发时间做出研判，并能够根据设定的岩爆危险阈值，对岩爆触发风险等级进行预警。
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