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基于人工声学信号的岩体状态和动力现象监测系统САКСМ应用 被引量：2
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作者 张建国 魏风清 шиловвладимириванович 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第2期149-155,共7页
随着矿井开采深度的增加,围岩的应力应变状态在动力现象危险带的形成中起着决定性作用。为了实现工作面附近岩体应力应变状态的连续自动化预测,基于动力现象危险性形成的顶板变形延迟理论和人工声学信号的弹性共振频谱特性,根据动力现... 随着矿井开采深度的增加,围岩的应力应变状态在动力现象危险带的形成中起着决定性作用。为了实现工作面附近岩体应力应变状态的连续自动化预测,基于动力现象危险性形成的顶板变形延迟理论和人工声学信号的弹性共振频谱特性,根据动力现象危险性人工声学预测在俄罗斯多年的研究试验成果和安全法规的最新要求,研制了岩体状态声学监测和动力现象预测自动化系统САКСМ,并在生产矿井进行了试验应用。系统运行结果表明:在顶板岩层的不同变形阶段,工作面附近岩体的应力应变状态不同,对应的人工声学信号的频谱特性不同,根据人工声学信号的共振频率、振幅及其动态,可以评价顶板岩层中软化接触面的发育位置及其弱化程度,分析工作面附近岩体变形状态和动力现象危险性;相对应力系数监测工作面附近岩体状态,反映了变形延迟和潜能积聚水平,代表了动力现象危险性严重程度,在工作面附近相对应力系数显著增大,最大值超过背景值的2倍以上,能够可靠预测出工作面前方的矿山压力升高带;当工作面距离地质破坏7 m以远时,地质破坏系数显著增大超过其临界值,达到背景值的3倍以上,能够可靠预测出工作面前方的地质破坏;相对应力系数与回风流瓦斯体积分数成线性反比关系,回风流瓦斯体积分数随着相对应力系数的增大而减小,随着相对应力系数的减小而增大,工作面附近岩体的应力状态对瓦斯涌出起着控制作用。 展开更多
关键词 人工声学信号 共振频率 软化接触面 岩体状态监测 动力现象预测
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掘进工作面地质构造探测频谱声学方法试验研究
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作者 张建国 冯志成 +5 位作者 魏风清 马骥 赵锴 王满 郭明功 шиловвладимириванович 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期170-178,共9页
【目的】煤矿生产实践证明,绝大多数煤与瓦斯突出受地质构造的控制,且主要发生在掘进工作面。因此,地质构造连续超前探测是防治掘进工作面煤与瓦斯突出的重要技术手段,对保证矿井安全生产具有重要意义。【方法】基于频谱声学方法在俄罗... 【目的】煤矿生产实践证明,绝大多数煤与瓦斯突出受地质构造的控制,且主要发生在掘进工作面。因此,地质构造连续超前探测是防治掘进工作面煤与瓦斯突出的重要技术手段,对保证矿井安全生产具有重要意义。【方法】基于频谱声学方法在俄罗斯多年的研究成果,利用掘进机割煤时激发的人工声学信号在顶板岩层弱化接触面处产生的谐振现象,构建以应力指标和频率指标为基础的地质构造预测系数,通过地震检波器、监测分站、工业环网、监测主机组成的监测预警系统,实时计算分析相对应力系数、频谱最大值频率和地质构造预测系数,实现掘进工作面地质构造的实时监测预警。中俄双方合作并在平顶山天安煤业股份有限公司八矿己_(15)-15080风巷掘进工作面进行了试验研究,试验工作面连续推进756 m,共揭露断层7个。【结果和结论】试验结果表明:(1)地质构造监测指标异常区的分布与工作面地质构造的分布具有较好的一致性,工作面地质构造均分布在地质构造监测指标异常区内,在地质构造揭露前一定范围内,地质构造预测系数一定增大并超过其临界值,地质构造预测系数临界值可取7,对地质构造监测预警的可靠性可达100%。(2)按工作面至断层走向的法向距离计算,超前预警距离为6.5~27.3 m,沿工作面掘进方向计算,超前预警距离为13.5~44.0 m。(3)地质构造预测系数在断层两侧的分布形态可分为两类单翼型和双翼型,断层上盘或者下盘其中一盘的地质构造预测系数超过临界值的属于单翼型,断层上盘和下盘的地质构造预测系数都超过临界值的属于双翼型。(4)根据断层面和断层上下盘的相对应力系数的分布情况,断层附近的应力应变状态可分为单侧高应力区、双侧高应力区和整体高应力区,高应力区至断层面的距离一般为3.2~28.0 m。研究结果为掘进工作面地质构 展开更多
关键词 人工声学信号 频谱声学 地质构造 地质构造预测系数 相对应力系数
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