岩体状态的声发射和电磁辐射监测.pdf

岩体状态的声发射和电磁辐射监测 由于岩体暴露面不稳固 , 用地下法开采 矿体时必须对边界附近岩体状态进行连续监 测 。 这是克里沃罗格矿区各地下矿山亚待解 决的问题 。 这些矿山都用阶段矿房法采矿 , 由 于强化开采导致岩体中应力再分布 , 采矿方 法的各要素不断发生变形和破坏 。 综合记录各种频率范围内声发射9 A 和电磁辐射3 M冈脉冲的各种地球物理法 , 可增多监测信息 , 提高监测的准确性和可靠 性 。 利用不受生产噪声影响的电磁辐射法 , 可 以补充生产干扰条件下有用声域信息的损 失 。 这两种方法的明显优点是获得信息效能 高 , 测定的连续性强和工艺隆大 。 对克里沃罗格矿区矿石试件变形和破坏 过程的初步试验室研究表明 , 可以根据声发 射和电磁辐射的综合特性检验岩体状态 。 在克里沃罗格矿区列宁矿和奥尔忠尼启 则矿条件下 , 从 1988年1 2 月到 199 0年2月 进行了声发射和电磁辐射记录 。 电磁辐射记录仪由外部强磁性天线和安 装在灯光信号盘上的脉冲计数器和结果输出 端的 电子元件组成 , 天线的工作频带为 10 0 一 1000K H z , 标定谐 振 频 率为 10OKH z 、 200K H z 、 300KH z ⋯ ⋯1000K H z , 通带宽度 10 一1SKH z 。 为记录声发射 , 金属矿山科学研究 所研制了频带宽 1一so0 0H z 的 31 尸护we 3型声 发射记录仪 , 可在离暴露面不到 30 Cm 处不 接触岩石记录电磁辐射 , 声发射传感器安在 钻孔口 。 在同一点上要监测 1omi n , 连续记录 声发射和电磁辐射脉冲数 , 随后确定平均辐 射强度 。 用束状上向和倾斜深孔崩矿的阶段 矿房法开采矿体 。 在奥尔忠尼启则矿 .用 电磁辐射和声发射 法测定了磁铁石英岩矿体 , 矿石普氏硬度系 数 f一1014占10 、 151840和19 一5 , 密度为 3 . 3 。 用扇形深孔崩矿开采一1 9线到 5 线矿 块的矿量 , 用振动放矿机放矿 。 在 4」7 m 水平 每个矿块中央掘进出矿横巷 , 安装振动放矿 机 。 在 387m 和 32 7m 凿岩水平向矿体钻凿深 孔 , 以厚12 15m 垂直分层向开在 437m 和 4 47m 水平矿体下盘的补偿空间崩矿 。 首先向补偿空间崩落下盘矿量 , 然后崩 落上盘矿量 。 拉底超前于崩矿1 5 2 0 m 。 拉底水平布置 在 437m 标高上 , 用斜坡 道与 44 7m 运输水平贯通 。 用2 8一3 0 m 深孔 拉底 。 在一1 9线的 1一4号房间矿柱的进路 内进行了测量以研究矿房开采过程中声发射 和电磁辐射强度的变化 。 在下盘平巷的测定 中未发现声发射和电磁辐射脉冲 , 这证实该 巷道的应力应变状态稳定 。 到 19 89 年 1 2月 , 矿房回采明显导致岩 体应力再分布 , 因而影响到声发射和电磁辐 射强度测值 。 例如在一 3 线房间矿柱记录到 的声发射平均强度 N胆8 脉冲/m i n , 电磁 辐射平均强度 N , 、一 10 4 脉冲/m i n , 而且在 此暴露面中心部位靠近浮石测定了 1 0 分钟 , 每分钟记录到的声发射和电磁辐射平均强度 分别为 20和170 。 发射和辐射强度的加大说明此研究区段 应力的加大 。 岩体变形产生的浮石证明裂隙 生成过程已开始 , 可能导致暴露面破坏 。 1989 年 9月在387m 水平一 4线房间矿 柱边界附近区的测定得出了声发射和电磁辐 射平均强度值分别为 3 . 5和3 2 。 这种低声发 射强度证明该矿块受力微弱 。 图 1证 明开采磁铁石英岩矿房时显现的 声发射和电磁辐射的特点 。 在该矿房 14 号 进路边界上记录了声发射和电磁辐射强度 。 在 3号和靠近3号的2号进路之间的区 段开始回采矿房 。 因此 , 在初始开采阶段 , 在 3号进路用声发射法记录的声发射强度 6 脉 DOI 10. 13828 /j. cnki . ckjs. 1993. 13. 007 2 0042t/m 冲/ mi n 比 4 号和 2 号进路声发射强度 分别 为 2 和 3 脉冲 / min 高一些 。 在 1 号进路既未 记录到声发射脉冲 , 也未记录到电磁辐射脉 冲 , 这证明未受采矿工程影响的岩体未发 生 变形 , 受力很小 。 根据金属矿科学研究所的说 明测得的声发射强度都说明该岩体受力最低 和未发生破坏过程的外部显现 。 电磁辐射程度都 有减弱 , 这首先 是由于部分 巷道帮壁发生崩落 , 回采作业转移到 另一矿 房区 , 因而应力逐渐减弱 。 在 4 线矿段发现暴露面有部分崩落 , 而残留面覆盖有浮石 , 因而电磁辐射强度相 对加大 , 声发射强度比以前的测值略低 。 声 r.. ..L.... 卜 1 ... 卜 “ 冲朋c 2朋 N 脚 “u. 60 4 0 2 0 袋匕二 20 N4卜眠仆3 卜忍」工19 劝 振吞 ; 者 N28ONl,蟹。 、认踌19M心升19 间肛1 , 19 20406080 N4 N3 八3 . 、 、 r 、 一、 l 10 01201 , m NZNl 图 l 在2 9 8 9年 , 月八。 , 和 ,Mrl和12月 A冼的 ,MllZ的矿房回采中 声发射手呻 口磁辐射强度的变化 1」一矿房开采顺序;l一魂爵-进路编号; , 一测点位置 同时在 3号和2号进路记录的电磁辐射 强度最高分别为5 5和5 8脉冲/m i n , 在 4 号进路靠近矿体上盘测得的电磁辐射活动要 低一些约 45脉冲/而 n 。 在这次测定后过两 个月 , 在同样的一些进路进行限第二次测定 。 在 4号和2号进路测得的电磁辐射平均强度 N EMxl 分别为 68和90 脉冲/m in 。 在离开采 地点最远的 l 号进路测得的电磁辐射强度与 原测值有所不同 。 因此 , 观测点与开采地点间 的距离直接影响声发射和电磁辐射强度值 。 图 2绘制了1989 年 9月和 1 2月在南磁铁 矿体不同矿段测定的电磁辐射强度分布图 。 到又989年1 2月 , 由于进行回采工作致使测 定区段的应力重新分布 。 例如 , 在上下盘间一 3线区段在测量周期后获得的声发射平均强 度为 1 . 7脉 冲/m i n , 电磁 辐射平均强度为 16 . 3脉 冲/min 。 与 9 月进行的测量结果比较 , 声发射和 图 21 9 59年9月1和12月2在南磁铁矿体 不同矿段相对士O线测定的电磁车聆份度分布情况 袱月一房间矿柱 发射平均强度为7 5 . 6脉冲/m in 。 在各铁矿磁铁石英岩矿体条件下 , 用声 发射和电磁辐射强度的综合测定结果证实 , 有可能根据声发射和电磁辐射强度的综合参 数监测岩体的应力应变状态 。 R059204一35 周叔良 子彦 上接第1 1页的变更 , 技术简单实用 , 改善 破碎度 , 特别是装乳化炸药孔段周围岩石的 爆破良好 ; 提高爆破中岩石的抛掷速度 ;降低 爆堆高度且爆堆松散 , 后冲小 ;减少装载时间 和装载机械损耗费;与地质地形无关 , 随处都 可应用 ;无需采用新的起爆系统 。 即使在湿孔内使用钱油炸药 , 也可改善 按油炸药的爆炸性能 , 且若所用炸药的比重 和爆速高 , 则效果更好 。 J079204一5黄立民 王桂林