声发射累计差量指标的应用研究

针对传统声发射参数分析法仅根据短期参数变化预测采空区稳定性,易受外部环境干扰,参数考虑片面等不足,提出声发射累计差量指标,该指标综合考虑一段时间内几个参数的波动情况,可以弱化干扰因子,能更准确的进行岩体失稳预测。应用声发射累计差量指标对佛子矿104号矿体采空区进行失稳预测,预测结果与实际情况相一致。     

应用于采空区失稳预报的声发射差量比指标

鄂东地区中小型矿山数量众多,采空区失稳事故频发,实现采空区准确有效的预警预报已成为鄂东地区重点研究内容之一。结合鄂东地区声发射监测应用现状,提出差量比指标,该指标综合考虑了一段期间声发射大事件、总事件及能率3项参数,有效减少外界干扰、地质条件不同及采空区结构差异造成的声发射监测参数波动影响。通过对比采空区岩体失稳声发射参数累计值的变化,得出了对应的声发射差量比指标的一般变化规律及失稳前兆特征,利用声发射差量比指标,不仅能合理有效分析采空区稳定性状态,还能简单准确地根据差值比前兆特征对采空区失稳时间进行预测。将声发射差值比指标应用于鄂东地区普民铁矿采空区稳定性分析,预测评判结果与现场实际情况一致,说明该指标评判方法具有一定的适用性和合理性。     

佛子矿采空区声发射监测点优化及稳定性评价

为确保佛子矿104号矿体生产安全,将声发射监测技术运用于该矿进行采空区监测。通过数值软件FLAC3D对104号矿体进行模拟分析,找出应力集中、位移较大、安全系数小的区段布设声发射监测点,实现声发射网络的优化布设。针对传统声发射分析方法抗干扰能力不强,预报不准确等问题,引入声发射累计差量指标,并用该指标对104号矿体采空区进行失稳预测,预测结果与实际情况相一致。     

采空区地压灾害监测技术研究

以某矿山Ⅳ#采空区地压灾害监测为实例,介绍了以多通道声发射监测为主,应力监测为辅的综合监测方法,并以一次采空区顶板冒落事故成功预报为例,对冒顶事故发生前后一周内的声发射事件数、时间率以及应力变化情况分别进行了统计和分析,总结了岩体失稳前声发射前兆规律,指出了声发射事件率警报值。     

支持向量机在岩石破裂失稳声发射定位实验中的应用

声发射技术是研究岩石变形破坏微观机理的重要手段,对开采扰动下采空区煤岩破裂失稳的机制和前兆预测具有重要意义。基于声发射定位实验,利用支持向量机方法,对煤岩单轴抗压破裂与失稳过程中的声发射信号进行分析与预测,为采空区煤岩破裂定量化预测提供科学依据。     

岩体声发射量化指标在采场稳定性监测中的应用

基于岩体破裂过程中的岩体声发射事件率和能率等测试参数,研究评价地下采场岩体稳定性的声发射相对强弱量化指标,以更有效地进行围岩稳定性评价.岩体声发射相对强弱指标可消除声发射测试参数受工程布置和地质构造等环境因素的影响,综合考虑事件率及其变化率和相对强弱指标,可以更准确地预测采场围岩的稳定性.利用声发射相对强弱指标评价岩体稳定性,结果与实际情况具有较好的一致性.     

广西某矿特大采空区稳定性的监测

介绍了岩体声发射技术及应力、位移观测在广西某矿山特大采空区稳定性监测中的应用情况,分析了岩体失稳前后声发射信号的一些变化,对矿山采空区稳定性监测预报作了初步的探讨。     

水对粉砂岩渐进破裂过程影响实验研究

通过对干燥、自然和饱水粉砂岩进行单轴压缩声发射实验,基于声发射方法确定岩石渐进破裂指标—损伤强度σcd,研究水对粉砂岩渐进破裂过程的影响规律。研究结果表明:粉砂岩的单轴抗压强度和弹性模量随含水率的增加而减小,两者与含水率的关系可以用指数函数进行拟合,相关度在0.8左右,残余强度随含水率的增加而增大;随着含水率的增加,粉砂岩破裂前声发射事件率密集的程度降低,破坏时的累计声发射事件数减少,水降低了岩石的破裂程度;粉砂岩破裂失稳前声发射活动的一个重要特点:累计声发射事件数ΣAE的增长模式符合Exponential函数,含水率增加,其增长的速率降低;水对粉砂岩渐进破裂过程的影响主要表现在含水后粉砂岩损伤强度与峰值强度的比值(σcd/σc)增加,粉砂岩裂纹开始不稳定扩展的应力水平提高,水可以加速粉砂岩从裂纹不稳定扩展到宏观失稳的过程。     

岩体破裂变形过程中AE时序特征研究

对室内岩石声发射试验的事件率与应力关系曲线、事件时序分布进行了分析,研究了岩体破裂变形过程与声发射事件时序分布特征之间的相关规律。现场监测结果表明,岩体破裂变形过程中的声发射信号是随机的,非周期性的,随着地质环境等改变而改变;岩体声发射事件主频时序参数突变,由小突然增大,或是在连续增加时突然减少,都是临近破坏的征兆,可作为预测、预报岩体破裂失稳的依据。     

多通道声发射监测系统在矿山安全开采中的应用

以多通道声发射监测系统在某矿山采空区顶板坍塌事故中的成功预报为例,对顶板坍塌事故发生前后一周的声发射事件的特征参数进行了统计分析,对监测到的声发射信号进行了分类,指出了岩体在不同受力阶段声发射波形的变化,总结了岩体失稳前的声发射前兆规律,对声发射在类似矿山及岩土工程监测中的应用有较好的参考价值。     

声发射和变形场联合监测试验研究

为探究工程岩体在声发射和变形场联合监测下破裂失稳的特征,分析两者与岩石破裂失稳的内在联系,进行了片麻岩单轴压缩试验,提供一种更全面的预警方法.研究结果如下:声发射累计振铃计数和变形场应变均方差两个参数曲线启动点出现时间差距不大,预警点出现时间差距较大,总体上声发射比变形场更早监测到破裂信息;声发射累计振铃计数曲线和应变...     

开挖扰动下矿柱损伤破裂失稳细观机制研究

为揭示开挖扰动下矿柱损伤破裂失稳的细观机制, 以盘龙铅锌矿采场间柱破裂为原型, 运用PFC^2D对其破坏机理进行反演分析, 建立基于声发射累计数的尖点突变失稳判别模型。研究结果表明:采空区上方形成压力拱, 拱内岩体自重转移到附近围岩和矿柱, 产生应力集中; 矿柱受压逐渐产生损伤, 其损伤破裂失稳演化过程分为3个阶段:弹性阶段、屈服阶段、失效阶段; 矿柱内部以拉裂纹为主, 细观破坏形式主要为拉伸破坏, 宏观表现为剪切滑移破坏。经验证, 基于声发射累计数的尖点突变模型能够有效判别矿柱失稳状态。     

某铁矿采空区地压监控及稳定性分析

引进STL-12型多通道声发射监测系统,利用声发射技术对采空区地压进行全天候实时监测。提出整理分析声发射数据与井下现场查看相结合的监测方法。整理和分析了1 a左右的监测数据,总结出岩石破坏时的声发射波形特征、常见波形出现的原因和特点,确定目前采空区的稳定性良好,可保证矿山的安全生产。     

新疆某铜矿采空区治理与监测方案研究与应用

新疆某铜矿是多年开采的矿山，矿山开采采矿方法为分段凿岩阶段空场采矿法和全面采矿法，在开采过程中形成了一定规模的采空区，给未来生产造成了较大的安全隐患。为了消除或减小采空区对矿山安全开采的危害，针对采空区存在的现状，本文通过采空区调查、工程地质调查及采空区采场稳定性研究、采空区缓冲层厚度研究、安全对策措施研究等，提出了“充、崩、封”相结合的采空区治理方案以及常规地压与单通道声发射相结合的地压监测方案。为矿山的采空区治理和安全有序生产提供决策依据和技术保障，也可为类似条件矿山的采空区治理提供一定的借鉴。     

不同含水率条件下煤与瓦斯突出的声发射特性

采用自主研发的大型煤与瓦斯突出物理模拟试验台和美国物理声学公司PAC(physical acoustic corporation)生产的PCI-2声发射测试分析系统进行了不同含水率条件下煤与瓦斯突出物理模拟试验,对突出过程中的声发射特性进行了分析。结果表明：在瓦斯压力相同的条件下,突出过程产生的声发射事件计数率和累计计数随含水率的升高而降低,且瓦斯压力较低时,声发射事件对煤体含水率变化更为敏感;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件能量率和累计能量均随含水率的升高而降低;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件的最大幅值、高幅值事件的计数率等都随含水率的升高而降低,且声发射事件计数的集中区域有从大幅值向小幅值转移的趋势;在含水率相同的条件下,突出过程高能量、高幅值的声发射事件总数随瓦斯压力升高而增大。     

关于采空区声发射传感器布置优化的研究

为了确保新平鲁电矿业自走铁矿生产安全,将声发射监测技术应用于该矿地压监测项目,以井下1530至1580中段的采空区为主要研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对1530~1580中段的部分采空区进行模拟,找出应力集中、安全系数小、位移较大的危险性区域布置射声发射监测点,实现声发射网络的优化布置。综合考虑声发射传感器的监测范围以及容易受到的外界干扰因素后,确定将声发射传感器布置在这些危险性较大的区域周围关键的矿柱或者边帮围岩中效果最佳。     

高温均匀压力花岗岩热破裂声发射特性实验研究

为研究花岗岩体热破裂规律,通过实验研究了均匀压力(25 MPa)下大试件（200 mm× 400 mm ）花岗岩在常温~500 ℃范围的声发射变化规律及特性,探讨了各个阶段声发射信号反映的岩石破裂特性。研究表明：① 330 ℃为花岗岩破裂声发射和热破裂性质转变的分界点,低于330 ℃ ,热破裂为弹性破裂,330 ℃以后,花岗岩出现局部塑性变形和破坏;② 330 ℃以后,局部塑性破坏造成大量低能量释放率的声发射产生,声发射密集区由小部分能量率很大的声发射和数量很多、低能量释放率的声发射组成,声发射密集区整体上累积释放能量较低;③ 声发射振铃率发生突变可以作为花岗岩内部微破裂带开始形成的标志,花岗岩从110和420 ℃开始分别经历了2次大的热破裂裂纹网络的改善。     

煤矿采空区失稳灾害防控技术研究现状及展望

针对煤矿采空区失稳灾害,基于灾害类型及危害分析,从煤矿采空区失稳灾害的机理、评价方法和控制技术3个层面系统总结归纳了我国煤矿采空区失稳灾害防控技术研究的现状与进展,并探讨了其存在的主要问题。研究表明:煤矿采空区失稳诱发的灾害类型主要为地面塌陷及其诱发的次生灾害、大面积采空区突然失稳诱发的矿震灾害、井下(顶板或覆岩、气浪等)冲击引起的设备损坏及作业人员危害;煤矿采空区失稳灾害中复杂致灾理论研究比如采空区失稳灾变链式机理、断链减灾的控制理论与方法、灾变期间的监测预警技术等将是今后研究的重点。