光纖聲發(fā)射檢測技術(shù)的煤礦井塌方預(yù)測方法

郭繼坤， 賈皓翔， 曹 權(quán)

(1.黑龍江科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院， 哈爾濱 150022； 2.黑龍江科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

隨著社會的進步與發(fā)展，能源的消耗量越來越多，其中煤炭的消耗量約占能源消耗量的三分之二,然而煤礦的安全開采對煤炭的生產(chǎn)至關(guān)重要，其中煤礦塌方不僅會威脅到人員安全，而且對井下救援造成一定的困難。救援困難原因主要是井下在一種斷電環(huán)境下不容易獲取到被搜救人員的信息。因此，能準(zhǔn)確預(yù)測礦井塌方是否發(fā)生及其位置并進行預(yù)警對保證煤礦的安全顯得尤為重要。由于煤礦井下存在嚴(yán)重的電磁干擾、具有大量易燃易爆氣體等復(fù)雜環(huán)境，可以通過聲發(fā)射檢測技術(shù)對其監(jiān)測，因為光纖聲發(fā)射傳感器具有體積比較小、頻率帶寬高、靈敏度高、損傷閾值高，以及與被測物體無接觸，同時是無源傳感器，能夠用于復(fù)雜惡劣的環(huán)境[1-4]。王欣欣等[5]通過收集某煤礦產(chǎn)生沖擊地壓前后的聲發(fā)射信號，對其進行小波頻譜分析，指出當(dāng)測量的聲發(fā)射信號的主頻率大幅降低、振幅急劇增加等可作為發(fā)生沖擊地壓的特征，對沖擊地壓進行預(yù)測。李云鵬等[6]以鉆孔卸壓原理及分布式光纖傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，將鉆孔卸壓過程分為裂隙發(fā)育階段、極限平衡階段、塌孔階段、破碎煤體壓實階段等四個階段。基于以上研究，筆者通過研究光纖聲發(fā)射傳感器的優(yōu)點，結(jié)合煤礦井下的特殊環(huán)境，提出一種新的煤礦井塌方預(yù)測的方法，設(shè)計一種適合于煤礦井下的光纖聲發(fā)射傳感器結(jié)構(gòu)。……