聲發射技術在采礦工程中的應用

朱前進

摘要：隨著煤炭企業的不斷發展，已經開始向深部和復雜的趨勢發展，礦災礦難問題的發生幾率逐漸增加，想要減少礦難發生的幾率，確保企業可以安全生產，就需要將聲發射技術引進其中，在頻譜分析法的基礎上，對開采地巖石和瓦斯情況進行判斷，是一種非?？煽康膶Σ?。鑒于此，本文將對聲發射技術在采礦工程中的應用進行分析。

關鍵詞：聲發射技術;采礦工程;安全生產

聲發射技術的運用，可以在不接觸的基礎上，預報地下礦井煤體以及瓦斯的情況，促進預報安全性的提高，聲發射技術可以有效地預測礦井瓦斯的原因是因為主要依靠的是聲發射信號采集以及分析，然而因為開采現場具有復雜的聲信號，會或多或少地產生誤差，所以，還需在數據接收的位置對聲信號的過濾器進行安裝，全部過濾無用的信號，并對有用信息進行提取，這樣一來，可正確地判斷井下煤和瓦斯的實際情況，促進煤礦生產安全性的提高。

1聲發射系統的結構

聲發射過程中的原理指的是巖石等多種材料受到荷載壓力并不會出現改變，例如變形和破裂的問題，很多變化都是不可逆的，可以在一瞬間通過彈性波方式釋放能量?？梢詫β暟l射的系統進行簡稱，即A，主要劃分成濾波器和信號處理系統以及傳感器，所遵循的工作原理是指，發出聲源之后，通過直接與折射的方式向接收器所到達，還能在對象缺陷的檢測中安放傳感器，之后聲源會發生一定的信號，在耦合面向傳感器所到達，此時，傳感器就會接收到用于的信號，將其傳送到發達的濾波器中，有效處理信號，最后，還要建模分析信號處理的系統，并且要展現是工作人員。

2蹬空開采過程中聲發射技術的實例

例如，山西大同的煤田當中，大斗與永定莊煤礦，該煤礦是相鄰兩種關系，鄰居關系界定的標準是指，大斗溝主要對整個礦的2、3煤層進行開采，所剩的由永定莊的煤礦開采，就永定莊煤礦而言，要同采11號8811和8813 工作面，因為過度開采使得大斗溝3號的煤層當中406盤區發生蹬空狀態。

按照大斗溝3號煤層蹬空的開采可行性評判，研究上行開采三帶。完成11號煤礦的開采后，與其相互對應的垮落帶與斷裂帶的計算如下：開采單個煤層時，就會出現一邊采一邊垮的現象，如果嚴重忽略垮落的頂板下沉量，其垮落最大高度如圖一所示。

在圖一當中，M表示的是采高，公式的單位是m。煤層傾角是α，單位是度;同時，k表示的是垮落碎巖的膨脹系數，開始巖碎的時候，碎脹系數可以達到1.26-1.6，在巖層垮落越來越重的過程中，剩余碎脹系數的范圍會從1.06至1.26變化，斷裂帶的H，高度求解公式如圖二所示。

在圖二的公式當中，可以得到，11號煤層垮落的最大高度是31.2m，煤層斷裂帶具有62.9m的高度，由于3號煤會發生下三帶影響，根據蹬空關鍵層引申知識把43.8m粉砂巖看做是蹬空開采關鍵層，其厚度為29.9m細砂巖，將其看做是次要的關鍵層。同時，還會影響到3號煤地板。3號煤層與11號煤層間出現的監測層是粗、細砂巖層的厚度是29.9m。亞關鍵層具有較好的穩定性。因此，能夠將3號煤低音探頭置于比較合理的地方。

3測量地應力

把取回的巖樣，根據空間坐標做成六組不一樣的長方體試件。并且加載到單軸壓力機中，同時，在聲發射的監測系統輔助下，測出試件事件數，即應力和事件的累計數應力以及振鈴數應力，還有振鈴累計數等。對曲線進行比較分析，尋找凱塞點。這一點所對應的應力是試件軸向力，即單向的正應力。石聲發射離散性，同時，巖石力學的性質各向異性與離散性以及測量誤差等因素的影響，使得同組試件的軸向力之間具有很大的差異，所以，需要進行統計學分析。

4分析檢測結果

將聲發射技術應用在大斗溝和永定莊煤礦當中，大斗溝3號的煤層當中406盤區發生了蹬空狀態，并對其進行了全面認真的評價，同時，還分析永定莊煤礦三帶的實際變化。從監測分析中可看i出，亞關鍵層所具有的穩定性非常好。加之，由于礦山持續性地開采所導致的采空區，很多大地表沉陷出現，地表沉陷的大小對煤層上賦主的承載巖層彎曲性以及破裂大小造成影響，將該主承載煤層看做是地表沉陷的工程關鍵層。按照具體的地質情況監測現場，選擇關鍵層作為監測層，通過聲發射技術實時檢測監測層，有效地控制了監測層破壞的程度，并保障生產的安全性。

5結束語

綜上所述，發射技術可以在不予礦山進行接觸的基礎上預測煤礦工程當中的煤與瓦斯情況，可以實施綜合性地評價邊坡的危險因素以及山體巖層的穩定性，適當地對瓦斯含量以及頂板情況進行檢測，在第一時間對采區現場安全性很好地評判，并且做好煤礦安全生產的技術保障，降低煤礦事故的出現幾率，達到了安全生產的目的。

參考文獻：

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[2]陳超，聲發射技術在地壓監測中的應用[J].福建冶金，2018，47（02）：1-3+46.