岩体声发射智能监测设备及矿山安全预报技术摘要对岩体声发射智能监测设备进行了完善和改进研究，并且应用灰色系统理论，系统地分析和评估了评价岩体稳定性的声发射参数及岩体冒顶临界值的确定方法；建立预测模型，对岩体冒顶的数列预测及矿山大规模灾害预测进行了探讨。实践证明，上述方法和采取的措施是切实可行的。关键词岩体声发射；监测设备；灰色系统理论；临界值；预测预报中图分类号：TD325TD326文献标识码：A文献编号：1005-2763(2000)02-0013-03IntelligentMonitoringDeviceforRockAccousticEmissionandSafetyForecastTechniquesinMineZHANGXing-xing(CentralSouthUniversityofTechnology,Changsha,Hu'nan410083,China)AbstractTheauthorperformedresearchontheperfectionandimprovementofintellegentmonitoringdevicforrockaccousticemission.Inlightofthetheoryofgreycontrolsystem,systematicallyanalyzedandestimatedtheaccousticemissionparametersforevaluatingrockmassstabilityandthemethodfordeterminingthecriticalvalueofrockroofcollapse;andsetuppredictingmodeltoprobeintothesequencepredictionofrock-roofcollapseandlargescaledisasterinmine.Itwasprovedinpracticethattheabovemethodandtheadoptedmeasuresarefeasible.KeyWordsRockaccousticemission;Monitoringdevice;Theoryofgreycontrolsystem;criticalvalue;predictingandforecast1目的和意义矿山采场的冒顶事故危害性极大，严重影响矿山的安全生产。因此，人们一直在探索其规律并寻求有效的预测方法。自从Obert和Duvall发现岩石具有声发射现象以来，岩体声发射技术在矿山得到了广泛的应用。但追溯其应用结果，不难发现，仍然存在着如下重大问题未得到很好的解决而限制了其应用范围及推广：(1)岩体声发射参数临界值的确定；(2)事故预报参数的合理化和标准化；(3)应用声发射参数预测事故与灾害的理论和方法；(4)应用声发射技术进行矿山地压管理的技术途径；(5)监测设备的研制。为了使上述问题得到圆满解决，本文提出了采场冒顶声发射临界值的确定方法，采场冒顶声发射灰色系统理论数值预测方法，大范围矿山地压灾害声发射灰色系统理论灾变预测方法，并介绍高智能化的监测设备的研制。为岩体声发射技术在矿山的全面应用奠定了理论和工艺基础，不仅具有很高的实用价值，而且为岩体声发射学术领域的发展拓宽了道路。2岩体声发射智能监测设备的研究2.1整体框图说明岩体声发射智能监测设备由探头(传感器)与主机MCS8051构成，其整体结构见附图。测试时，将探头置入测试孔或岩缝中，探头将感受到的微弱声能转换为电能，经放大器放大和程控带通滤波器滤波后供A/D转换，并将转换得到的数据存入高速缓冲区内，同时进行数字滤波、快速傅立叶变换、波形识别，并立即判断出此信号是否是有用的声发射信号，是则记录此次事件(包括事件的主频、最大能量、事件发生的时刻)，并将波形存入RAM盘，这样经1h左右就可得一份所测采场声发射事件的动态变化图。最后，将RAM盘的资料送至计算机，以便进一步[换行]分析和进行数据处理。附图岩体声发射智能监测设备整体框图2.2技术难点及解决途径现场资料的保存是岩体声发射智能监测设备研制的技术难点。常规的资料保存方法是采用软磁盘、硬盘或磁带。但由于井下采场条件复杂恶劣，难以满足这3种资料保存方法的条件。为解决这一问题，我们设计了一种称为RAM盘的记录电路，用半导体作存储媒介，模拟磁盘操作系统，配备专用的小型操作系统。所记录的数据在关机情况下可保存1年以上。这样就完全解决了软磁盘、硬盘和磁带不适用于这一特定环境下的致命弱点。一般可同时保存7次或7个采场的监测资料，存满后会自动提示。通过本设备的输出接口和计算机连接，可将所有保存资料传输给计算机，这样就可克服RAM盘容量有限的不足，从而满足系统设计的要求。3矿山安全监测和预报技术3.1评价采场岩体稳定性的声发射参数理论和实践表明，岩体声发射监测所取的参数应能反映岩体破坏的性质及变化速度。因此，选用事件频率C的增长率Rc来计量是比较合理的。所谓声发射事件率C是指单位时间内声发射事...
