[发明专利]矿山采动裂隙演化与分布监测装置及方法

权利要求书

1.一种矿山采动裂隙演化与分布监测装置，包括多个防爆声波监测仪(A)、给防爆声波监测仪(A)供电的防爆电源(13)、地面通讯接口(14)和地面监测分析中心(C)，其特征在于：所述的防爆声波监测仪(A)包括多个声波传感器(1)和信号转换与数据采集仪(B)；所述的信号转换与数据采集仪(B)包括多个输入接口(2)、信号转换电路(3)、与信号转换电路(3)的输出端连接的A/D转换电路(5)、与A/D转换电路(5)连接的CPU处理器(6)，在CPU处理器(6)上分别连接有时钟电路(7)、数据存储器(8)、程序存储器(9)、显示器(10)、RS485接口(11)和光纤接口(12)；所述的多个声波传感器(1)分别和信号转换与数据采集仪(B)的对应的各输入接口(2)连接；所述的地面监测分析中心(C)包括与地面通讯接口(14)相连的地面监测中心站(15)和与地面监测中心站(15)相连的终端计算机(16)；信号转换与数据采集仪(B)的光纤接口(12)通过光纤、交换机与地面通讯接口(14)连接。

2.根据权利要求1所述的采动裂隙演化与分布监测装置，其特征在于：所述的声波传感器(1)至少为4个。

3.根据权利要求1或2所述的矿山采动裂隙演化与分布监测装置，其特征在于：所述的声波传感器(1)为声发射传感器或微震动传感器。

4.一种矿山采动裂隙演化与分布监测方法，其特征在于使用权利要求1所述的矿山采动裂隙演化与分布监测装置，包括如下步骤：

a.根据现场实际需要确定在矿井范围内的监测区域，在监测区域内的采掘空间确定声波传感器(1)的安装位置；

b.根据监测距离及精度选定声波传感器：

当安装声波传感器(1)位置离回采、掘进、顶板活动等声源或震动源距离＜300m、且监测精度要求＜5m时，选用声发射传感器；

当安声波传感器(1)位置离回采、掘进、顶板活动等声源或震动源距离≥300m时，选用微震动传感器；

c.在巷道底板、锚杆末端或钻孔中安装声波传感器(1)，使声波传感器(1)与煤岩体进行耦合；

d.将各个声波传感器(1)与信号转换与数据采集仪(B)连接，信号转换与数据采集仪(B)通过光纤、交换机、地面通讯接口(14)和地面监测分析中心(15)连接；在地面监测中心站软件中设置好各传感器的位置及声波传播参数；将防爆电源(13)与防爆声波监测仪连接，并打开防爆声波监测仪的电源开关，防爆声波监测仪开始工作；

e.煤岩体受采动影响或应力作用下产生裂隙及声波活动，被震源周边的声波传感器(1)接收后，声波信号由防爆声波监测仪高速采集、存储，并显示声波信号的统计数据；同时将声波数据实时传输给地面监测中心站(15)；

f.地面监测中心站(15)通过软件根据各通道波形的初到时刻进行声波信号源定位，自动计算声波活动事件的能量、强度、振铃数、主频率和信号持续时间，并统计单位时间内的事件数、总能量、平均强度和总振铃数；定位的声波信号源即为采动裂隙的位置，声波活动事件的能量大小表示等效的采动裂隙的大小；

g.在终端计算机的平面、剖面或立体图中自动显示及标示采动裂隙的位置和大小，在终端计算机上以图或列表的形式显示声波活动事件的能量、强度、振铃数、主频率和信号持续时间，以及在空间上的分布和随时间的变化，并显示单位时间内声波活动的事件数、总能量、平均强度和总振铃数。