岩體聲發射與微震監測定位
礦業是我國國民經濟的基礎產業,提供了 93% 的能源、 80% 的工業原料、 70% 的農業生產資料。隨著國民經濟的高速發展,對礦產資源需求量的日益增加,複雜難采和深部開採誘發的安全問題日益突出。頂板冒落、岩移岩爆和滑坡等重大工程地質災害和事故隱患嚴重,嚴重製約著礦產資源合理的開發與利用,礦山安全已成為我國安全生產領域急需解決的重點和難點。岩體聲發射與微震監測技術為礦山地壓災害預報提供了重要的手段。
北京礦冶研究總院礦山工程研究所自上世紀九十年代初開始從事岩體聲發射與微震監測定位技術研究,開發出了岩體聲發射監測定位系統,並在國內 4 座礦山進行試驗套用,取得了大量的試驗數據,積累了豐富的測試和研發經驗。在當前礦山安全生產形勢下,本著以先進技術手段為礦山安全生產服務的宗旨,針對礦山測試環境條件,利用最新研究成果,近年來對岩體聲發射監測定位系統進行了重大改進研製,增強了聲發射與微震事件的識別與統計功能以獲取較為準確的事件數據,據此實現地壓災害預報;採用適合礦山惡劣環境的遠程通信方式與設備進行數據傳輸,實現全天候自動實時監測。
以礦山所張銀平教授為首的科研小組,在院領導、科研處和礦山所的大力支持下,在院基金和國家科研院所社會公益研究專項經費的資助下,在多年從事地壓監測專門研究取得的成果的基礎上,充分借鑑國內外先進技術,自主創新,開發了新一代適合中國國情的 AM485 型岩體聲發射監測定位系統。該系統採用遠程通信方式實現多通道測試,具有參數設定、事件計數、波形存儲、數據通信、定位分析、實時連續自動監測等主要功能。事件計數圖表輸出,根據其變化趨勢可分析與監測岩土安全穩定狀況,可廣泛套用於礦山地壓、片幫、採空區監測、露天邊坡及尾礦壩等工程安全監測預警。
由於 AM485 型岩體聲發射監測定位系統的套用,能夠使採礦作業在預知的安全條件下進行,能夠最大限度地回收礦產資源,具有巨大的經濟效益。該系統在現場套用中,對地壓災害的成功預警,既證明了該技術系統對硬岩穩定性監測的可行性和有效性,又標誌著我國礦山地壓監測與預報技術水平提高到了新的高度,對其他條件適宜礦山具有良好的示範效果。2007年8月3日,該項研究通過了由中國有色金屬工業協會組織的專家鑑定,研究成果達到了國際先進水平。
系統技術指標:
☆ 通 道 數: 16(可擴展)
☆ 採樣頻率: 100kHz
☆ 開機方式: 手動、定時自動
☆ 頻率範圍: 20Hz~20kHz
☆ 通訊方式: RS-485
☆ 波 特 率: 38400bps
☆ 軟體功能: 遠程監測控制、事件數統計分析、聲發射波形分析、報表列印等
成功用例:
承德銅興礦業公司前身為壽王墳銅礦,自1957年投產以來已開採50年,伴隨著資源的開發,井下形成了大小不等百餘個採空區。其中,南六號礦體採空區最大,體積約 200 萬立方米。如此大的採空區在國內實屬罕見。按已探明的儲量,南六號採空區下部下六中段以下有可採礦量200萬噸,資源價值近7億元,安全回收至關重要。採用礦山所開發的岩體系統,可以使該空區下部的礦體開採得以在能夠預知的安全條件下進行,從而使礦產資源能夠得以充分回收,可為公司年增經濟效益5178.6萬元。
內蒙古白乃廟銅業公司屬中型採選聯合企業,1976 年投產以來,形成長 600 米 、寬 18 米 、垂深 350 米 的採空區。採空區曾兩次出現較大規模的地壓活動,導致地表塌陷下沉,成為嚴重的安全隱患。據探測,採空區下有 900 萬噸的可采含銅礦量,含銅金屬 64800 噸,資源價值達 32.4 億元,安全回收意義重大。實施安全監測後,礦山將原來的房、柱兩步回採變為一步回採,使礦石回收率由原來的 65% 提高到 89% ,提高了24個百分點,年增經濟效益 1847.22萬元。 2007年2月6日,白乃廟銅業公司發生了較大規模的岩體垮落事件,塌陷區直至地表。監測系統提前12小時發出了聲光報警。在監測系統發出警報後,礦領導及時組織有關部門採取相應預防措施,避免了人員傷亡和財產損失。
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