微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系-武汉长盛煤安科技有限公司

微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系
武汉长盛煤安科技有限公司微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系统是由中国矿业大学北京煤矿水害
防治工程技术研究中心及武汉长盛煤安科技有限公司联合研制的一套多参数、一体化、综
合的监测预报系统。该系统能实现数据实时自动采集、自动分析、自动定位等；并能获取
灾害孕育全过程的信息、特征和规律，为监测范围内岩体稳定性评估、灾害预警预报提供
依据。其成果已获发明 1 项，中国地质学会科技进展奖 1 项，科技进步
二等奖 1 项。
该监测系统是通过观测分析岩石活动过程中所产生的岩体声发射、微小地震与及伴生
的电磁脉冲信号来监测岩体活动的过程及地下岩体的地球物理特征。在采动区的巷道内布
置多组检波器，实时采集微震与电磁信号，经过数据处理后，采用震动定位原理和各种计
算分析方法，可以确定岩体破裂发生的强度及空间位置，并在三维空间上显示出来。因此，
利用声发射、微震与电磁耦合多参数一体化综合监测技术与传统的技术相比，具有以下优
点：
● 实时监测，能够及时发现微地震事件并确定其位置；
● 动态监测，可实现长时间的连续监测；
● 空间监测，可在观测的范围内进行三维空间定位；
● 瓦斯水害监测，利用微震与电磁耦合监测可以监测微震发生时是否有瓦斯水害发生。
微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系统主要由硬件和软件两部分构成：
硬件部分：主要包括特制传感器、采集仪、环网交换机和数据服务器，拓扑结构如图1所
示；
软件部分：主要包括采集仪配置软件、采集仪通讯软件、声发射微震电磁系统数据传输软
件、声发射微震电磁系统配置、波形实时动态监测软件、围岩灾害孕育过程微震信
息实时辨识与分析软件、围岩灾害孕育过程信息三维动态。

图1 微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系统图
微震与电磁法耦合的矿井水害监测预警系统主要功能包括：

● 微震与电磁信号 24 小时实时无遗漏采集；
● 微震与电磁信号自动滤波与识别；
● P 波和 S 波自动拾取；
● 微震源自动定位；
● 微震源精细定位；
● 连续历史信号查询；
● 震动与电磁信号自动绘图；
● 信号采集模式选择；
● 定位信息与灾害风险区三维动态显示；
● 采集仪配置；
● 微震与电磁系统配置；
● 数据流监控、端口配置与监控；
● 微震与电磁波形实时显示（虚拟示波器）；
图2 声发射微震电磁一体化监测主机
●能量、转角频率、体变势、*、震源半径、震级、视体积、视应力等地震学参
数自动计算。
基本参数主机
外形尺寸记录单元箱 22×16×12cm主机类型单片机
处理器DSP 数据处理 1.2GHz
内存256MB
硬盘16GB
重量记录单元箱 5.0kg 本安型 12 伏电源 3.0kg显示器3.0” TFT,600x200dpi
电源外接电源 127～250 伏交流,内置可充电电池，12 伏直流, 12.0Ah操作系统Windows XP 专业版(中文)
连接方式光纤
防护标准设备箱关闭（运输／存放IP67 防水机身材料不锈钢机身 (IP54)
工作温度0℃～+50℃，相对湿度 30～80%
记录单元操作和分析软件技术参数
接收器端口12数据采集● 采样间隔：31.25?s、62.5?s,125?s 250?s、 ● 记录长度：小 451.1ms，大 1808.5ms
记录道数● 9 道地震信号 ● 3 道电磁信号
记录单元操作和分析软件技术参数
采样间隔31.25?s、62.5?s,125?s、250?s、微震数据处理● 道数：1-9 ● 处理流程： · 数据长度设置 · 带通滤波 · 初至拾取 · 拾取处理 · P、S 波分离 · 速度分析 · 微震数据定位
记录带宽10000Hz,5000Hz
模数转换24 位
记录长度2048 样点
大输入信号±10Vpp
动态范围120dB
微震灵敏度1000 mV/g±5%
频率范围0.5～15000Hz
响应频率20kHz
横向灵敏度>1%
工作温度0℃～+65℃
磁传感器参数
参数主要指标
测量范围4 ±9.5×10 nT
带宽DC～100Hz
噪声典型值：5nT
漂移≤ 1nT/h（常温条件下）
数据更新率1～50Hz
非线性度≤0.1%
功耗电流典型值：35mA
尺寸30×30×103mm
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