岩爆是一种最严重的地下煤矿动力灾害中国( 1),这可能是由于某些危险的压力( 2, 3),具体开采煤炭的特点( 4, 5),屋顶层运动( 6),或道路布局 7, 8,严重影响煤矿的正常运行 9]。解决岩爆问题的关键在于明确机制( 10),有效的监测( 11, 12),和控制措施( 13, 14]。岩石破裂事故可分为工作面事故( 15事故[],标题的脸 16, 17根据不同的发生位置)。研究表明,40.74%发生在108年向脸据统计事故Yima矿石区( 18]。岩爆监测技术的工作面相对成熟的现在在中国 19, 20.];整个矿井女士系统可以得到高层屋顶(高能事件造成的破坏 21];高精度女士系统可以获得低级屋顶的运动( 22];煤压力监测能反映先进的支承压力的变化( 23]。然而,岩石破裂监测标题的脸不成熟,和困难主要在于以下四点:(1)开挖的影响范围很小( 24),但灾难程度并不低( 25];(2)施工环境复杂,施工机械带来麻烦的有效采集( 26];(3)标题脸的传感器布局条件有限,只能放置在道路和不能分散;和(4)挖掘速度快,每天大约7辆m综合挖掘脸和大约20 m-30 m每天连续采矿的脸。

尽管标题的监测和预警技术不够成熟,也形成了一些近年来取得的成就。常用的包括AE监测预警技术( 27)、煤压力监控( 28),电磁辐射( 29日),和传统的压力监测(位移测量 30.)和螺栓力测量( 31日, 32])。AE监测使用AE事件作为早期预警的对象,并取得了一些成功的案例( 33, 34];然而,AE事件的能量通常是非常小的,很容易被建筑设备或电磁干扰,这可能会导致不准确的基本统计信息。压力的变化值监控是由于小的影响正脸,导致贫困监测效果( 35]。操作方便为电磁辐射和抗干扰能力都很弱。传统的压力监测岩石破裂监测的适用性差,不能反映真正的危险程度的岩爆。

在监测技术,有利于采取振动事件的监测和预警指数岩爆( 36]。振动事件可以分为两种类型根据不同的原因,一是由于屋顶坏了( 37, 38),另一个是由煤的身体断裂( 39]。工作面,两种类型的事件发生时,能量和位置的屋顶突发事件可以反映出屋顶损坏情况( 40],和数量和能源煤炭断裂事件可以反映先进的支承压力的情况 41]。而对于标题的脸,大多数女士事件是煤炭断裂事件,断裂规模越大,能量越大( 42),事件可以根据断裂规模分为两类:AE事件与小的能源,这是由少量的煤骨折引起的,与大型能源和女士的事件,是由一个大型煤炭骨折和通常伴随着响亮的声音 43),但事实上,没有严格的定量区分AE事件和事件女士(至少在目前的研究中,没有找到确切的答案)。AE事件被认为是有关岩爆风险,已在许多实验室测试验证( 44, 45和领域的成就 46),在实验室和AE事件是完全不同的从这些领域(两者的区别可能是几百次)。事件标题女士的脸也与岩爆的风险,和不同的结果在破碎的煤的细胞的数量;因此,其结果是,女士事件具有较强的抗干扰能力与AE事件。至于女士事件的原因,认为的数量和能源相关的事件可能是女士还先进的朝前方支承压力的脸。

正如上面提到的,女士事件具有较高的研究价值和可能成为一个新的岩爆监测指标在标题的脸上。因此,在这项研究中,事件是女士的特点计算和分析基于振动信号监测系统运行停滞在面对一个地下煤矿,一个标题和女士事件特征包括事件的位置,频率和振幅统计,事件持续时间,与地质构造的关系。这些特征提供依据的新想法使用女士事件监测和预警对象的标题的脸。

本研究依赖于一组在线系统,女士于117年安装跟踪Tengdong煤矿的网关,山东,中国。117年跟踪网关是出土在地面上的3号煤层埋深约940米,3号煤层的平均厚度为7.37米,和岩爆倾向强(根据中国标准,三个监视点的监测结果),以及煤层的单轴抗压强度约为25 MPa。117跟踪网关的开挖宽度和高度是4.4米和3.4米,分别直接顶板砂岩平均厚度17.94米(屋顶的弯曲能量指数是198.65 kJ,强烈岩爆倾向)。施工方法完全机械化开挖方法:挖掘机开挖过程完成,装载机和带式输送机完成运输过程中,螺栓和锚索钻机完成支持过程。117年的挖掘速度跟踪网关是每天约7米,每天18个小时,隧道,剩下的6个小时对设备维护。挖掘工作没有开展从7月1日到7月3日在统计期间由于客观原因从6月1日到7月9日。

在线系统使用117年跟踪女士网关由一个采集仪器(停滞地下),四个传感器,一个服务器和相应的软件(地下),如图 1。传感器采集振动信号和传输采集仪器,它收集信号的传感器和传送到地面服务器进行分析。参数采集仪器展示在表 1:支持的最大数目的信道是12和117年使用的频道数量跟踪网关是4(每个连接到四个传感器);马克斯采样频率10 kHz, 117年跟踪网关使用的采样频率是2千赫(与传感器的最大接收频率);每个通道的同步时间误差小于10⁻⁶年代;安全级别是IP 54(中国标准);防爆等级是Exd我(中国标准);它与两个核心电缆连接到传感器;和执行标准gb3836.4 - 2000(中国标准)和GB / t24260 - 2009(中国标准)。

参数的传感器展示在表 2:GZC60传感器模型,这是一种动圈式速度传感器,接收频率范围是0 - 800 Hz,敏感性为100 V / m / s,振动加速度是50 m / s²(峰值加速度是500 m / s²),畸变小于0.3%,阻尼系数是0.6。四个传感器排列在一条直线由于安装位置的限制,标题的脸和安装螺栓的尾巴在屋顶上。四个传感器的间距是50 m,并从标题的顺序的脸是# 1传感器,传感器# 4,# 3传感器,2号传感器交替(1432简化表达式描述)在6月1日,# 1传感器之间的距离和航向的脸是15米;当距离达到65米的挖掘正脸,# 2传感器转向前面订单更改# 2传感器,传感器# 1,# 4传感器,和# 3传感器(称为2143简化表达式);转移规则如图 2。

波形的一个事件,主要参数包括发生的位置,主要的频率分布,分布,和事件持续时间,如图 3。事件的发生位置指的位置(简化中心的煤炭骨折或屋顶坏了),主要的频率指的是频率值对应的最大振幅值谱图如图 3 (b)马,是指最大电压值由振动引起的,代表振动信号的强度和事件持续时间指的是区别的结束时间和到达时间事件,如图 3(一个)。所以,本研究的目的是利用统计数据和研究上述特征的事件在117年跟踪网关,和另一个讨论点相关的因素发生的事件。

连续开挖的标题的脸,最后传感器移动到前面每次传感器和标题面前之间的距离达到65米,和传感器由前往后测序转移后会改变。四传感器测序结果的统计时间在7月1日6月9日如表所示 3。分别四个时期,6月1日6月12日,6月23日6月30日,6月13日6月23日和7月1日7月9日,测序结果和相应的传感器,分别于1432年、2143年、3214年和4321年,这意味着2 #,3 #,4 #传感器前进到前面,分别在6月13日,6月23日和7月1日。

是非常重要的决定的发生位置事件标题女士的脸,和这项工作尚未被研究,在这项研究中使用的振动信号采集系统可以完成振动事件的初步定位。当事件发生时,女士越接近传感器将有更大的振幅和更早的到达时间理论上,信号传播的基本规律。因此,本研究计算振幅测序和到达时间排序的结果四个channel-triggering事件(所有四个传感器收到女士的事件)在统计期间,和结果在图所示 4和 5。从图可以看出,大部分的振幅测序和到达时间序列是相同的传感器布局顺序的四个时期,这表明大部分的事件发生在前面的女士面前传感器,这种现象并不是影响之间的距离传感器和标题面前;因此,结合现场声音识别的结果,这项研究的基本结论是,大多数的事件发生在标题女士的脸。

马和主频率的统计结果如图所示 6,马的最大价值大约是10000 MV(检查波形后,没有事件导致传感器超出范围监测期间),在工作面低于女士事件。最大的主要频率大约是500 Hz,高于女士在工作面事件。没有绝对的MA值和主频率值之间的关系,但当马值大于7000 mV,主频率值相对较低。马的盒子图的分布范围和主要频率值如图 7;从图可以看出 7(一)25% - -75%的MA值分布在799 - 3267年间mV,最低,平均和马的最大值295 mV, 2363 mV,分别和10258 mV。从图可以看出 7 (b)25% - -75%的主要频率值分布在82年和190赫兹之间,最低,平均和最大的主要频率值14 Hz, 146 Hz, 515 Hz,分别。

事件中发挥着重要作用的持续时间的表达女士事件的特点,能反映事件的时间长度,和有一定的意义,揭示了影响时间和强度对围岩振动。事件持续时间的盒子图如图 8;结果表明,25% - -75%的事件持续时间值分布在0.48和0.52之间,这显示了一个很高程度的浓度;最低、平均和最大值的事件持续时间0.18秒,0.50,和1.78 s,分别,显然,这些值比女士事件短工作面。

发生位置,主要的频率分布,马范围和持续时间的事件得到女士的研究具有重要意义的研究岩爆机理和参数设计的监控系统在标题的脸上。出现的位置决定了测点布置原则系统,女士的主要频率范围决定了采样频率采集仪器和传感器的接收频率,马的最大价值决定了传感器的范围( 47),持续时间决定一个波形的存储时间当原始波形存储。

在结果部分,数字 4和 5只有定性显示大多数的每个周期的测序结果与传感器布局顺序相同的结果和匹配程度的比例不是专门统计,统计结果的振幅测序的比例在不同时期所图 9。从图可以看出,在所有的89年,131年,84年,34岁的女士事件发生,分别在6月1日6月12日,6月13日6月23日,6月23日6月30日和7月1日7月9日,85年的振幅测序,105年,76年,28岁的女士事件传感器布局是一样的结果,和四个时期的匹配率是96%,80%,90%,和82%,分别。统计结果的比例到达时间序列在不同时期所图 10。的到达时间排序可以看出,85年,111年,72年,32岁的女士事件是一样的传感器布局顺序的结果相同的事件总量,和四个时期的匹配率是96%,85%,86%,和94%,分别。所以,结论是,至少80%的事件发生在标题的脸女士根据序列振幅和到达时间的结果。尤其是少数事件女士从7月1日到7月9日是由于这样的事实,没有开挖进行了从7月1日到7月3日。

之间的相关系数显示了相似的变化两个指标( 48]。振幅的测序和到达时间测序结果在这项研究中,如果相关系数很大,这说明,这两个测序结果有更高程度的联合验证结果事件的位置。通过软件计算,相关系数的振幅测序和到达时间排序是0.911,这证明了结论,大多数女士前往附近的事件发生时的脸。

另一点值得讨论是什么因素与女士事件的发生数量有关。事实上,许多研究表明,女士或AE事件的数量与应力水平( 49, 50),如果煤体内的压力很大,将会有更多的事件。女士事件的数量代表前方支承压力的变化,和最大应力大幅调整的地方一定距离背后的头,这是事故易发区域,而相关的压力水平相当挖掘速度和地质构造,所以当挖掘速度变化小,应力状态直接相关的地质结构。原岩应力场的地质构造必须更大、更复杂的比正常的位置。在这项研究中,三个channel-triggering事件的发生数量和四个channel-triggering事件从6月1日到6月30日统计分析如图 11。结果表明,当挖掘女士事件的发生数量会显著提高的地方小的缺点,如6月12日和6月28日在图中,这表明事件标题女士脸的数量变化密切相关的异常地质构造应力场。然而,地质构造是岩爆发生最频繁的地方 51),它提供的可能性使用女士事件作为岩爆监测和早期预警的指标在标题的脸上。

在这项研究中,事件标题女士面临的主要特点是通过一组运行振动信号采集系统。然而,系统的初衷并不是测试方向的振动信号的脸,和一些参数的设置不能更改(实际采集仪器的采集频率增加到10000 Hz,接收传感器的频率增加到3000 - 5000赫兹,在这种情况下,传感器可能需要采用压电传感器的形式),导致事件特征得到的一些不合理的地方,如是否存在于一个更高的主要频率分布。然而,如果女士事件可以作为监测指标,当前系统可以完全满足监测需求。此外,女士事件的发生数量之间的关系和地质构造得到的数据结果的基础上,具体位置在一定的时间内,在其他地方,是否符合法律和其他时期仍然需要进一步测试。

摘要女士事件的基本特征不同于AE事件标题面临了:最大MA值10258 mV;最小值和最大值的值主要14赫兹和515赫兹频率,分别;和最大事件持续时间是1.78秒。更重要的是,事实上,超过80%的女士事件发生在标题的脸是通过振幅测序和到达时间排序的传感器。女士事件的发生数量之间的关系,探讨了地质结构和岩石破裂的风险,它提供的可能性使用女士事件作为岩爆监测和早期预警的指标在标题的脸上。研究结果意义重大的岩爆机理和振动信号采集系统的设计标题的地下煤矿。对未来的工作,采集仪器的采样频率和接收频率的传感器应该增加到更准确地获取女士事件参数。此外,应该进行更多的案例验证工作。