3. 2 典型波形事件的判断与采空区稳定性分析
通过整理分析监测数据发现,一些波形有规律地在某段时间内或只在某些通道出现,因此,需要确定这些波形的产生原因,判断是否与岩石声发射存在关系,为分析采空区稳定性提供依据。各种典型波形和分析结果如图4 ~ 图9 所示。
图4 中1 ~ 8 号通道没有波形,9 ~ 12 号通道出现低频小能量波形,数目极少,说明此时12 个测点附近没有岩石声发射事件,空区周围的岩石处于稳定状态,地压活动不明显,未发生开裂、断裂现象。
图5 中12 个通道同时监测到声发射事件,这些事件呈现衰减快、频率小、能量大的特点,持续时间不长,事件率达到0. 6 次/min ( 3 次/5 min) ,频率100 Hz 以下,能量分布在60 ~ 128,该波形属于低频波形,不符合岩石变形破坏发生的声发射波形特征,且发生时间为凌晨4 点左右,处于井下爆破采矿时间段,因此可以确定此波形为井下爆破波形,对采空区的稳定性影响不大。
图6 中显示只有6 号通道监测到波形,事件发生在10 点左右( 采场爆破刚刚完成后) ,主要频率为185 Hz,能量为56,持续时间短,事件少,属于岩石声发射事件。判断是测点附近有局部岩石掉块现象,从声发射的能量和频率来看,能量较小,可以断定只是局部掉块,且掉块较小。
图7 中5#、6#、11#、12#测点同时监测到波形,发生在9 点11 分左右,能量在100 ~ 128,主要频率较大为333 Hz,属于典型的岩石声发射信号特征,该声发射过程持续几分钟过后波形消失。声发射过程持续发生在9 点11 分左右,此时正处在溜井放矿时间段内,这4 个测点距离溜井很近,根据岩石声发射持续时间和波形特征,通过和井下询问放矿时间,可以确定此种波形是由于溜井放矿而产生的。
图8 中7#、8#测点出现波形,最大能量为17,主要频率为26 Hz,不是岩石声发射波形,属于低频小能量事件,持续时间很长,频率能量基本无变化。调查发现7#、8#测点附近2 台水泵一直在工作,噪声很大,周围无其他影响且之前水泵不工作时没有出现过类似波形,所以判断此为受水泵工作影响而产生的波形。
图9 中相距较近的9#、10#、11#、12# 这4 个测点监测到波形( 11# 测点处有一振动放矿机) ,最大能量为127,主要频率为278 Hz,持续时间几秒钟后消失且11#测点首先触发,通过与井下工人核对时间,分析是由于大块矿石不便于装车而在11#测点附近对其进行爆破而产生的波形。
通过对采空区地压监测典型声发射数据的分析可知,岩石破坏引起的声发射事件较少,事件率没有出现突增现象,能率也处于较低水平,通过分析得知大多数事件是由于采矿活动或周边设备干扰引起的,岩石破坏的声发射事件数很少,经过井下现场的调查,围岩和矿柱没有出现大的开裂和掉块现象,可以断定目前采空区稳定性较好。
4 结论
( 1) 结合矿山采空区的实际赋存情况,引进了一套STL - 12 型多通道声发射监测定位系统,对空区地压进行全天候实时监测,通过分析地压监测数据和查看采空区岩石实际情况的方法,确保监测系统充分发挥作用,保障矿山的安全生产。
( 2) 整理分析了1 a 以来的监测数据,总结出了岩石破坏声发射的特征和受采矿活动影响或周边设备影响而产生的声发射波形特征,确定目前采空区稳定性较好,地压活动不明显,可以作为矿山安全生产的依据。
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张洋,李占金,李示波,张艳博
( 河北联合大学矿业工程学院)