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1、ARES-5/E 地音监测系统来自波兰 EMAG 公司的冲击危险性监测系统天地科技股份有限公司 开采设计事业部2008 年 4 月ARES-5/E 地音监测系统是由波兰 EMAG 矿业电气自动化中心研制开发，煤 炭科学研究总院开采设计分院（天地科技股份有限公司开采设计事业部）是 EMAG 公司冲击危险性评价相关系统的国内独家代理。1 EMAG 公司介绍波兰 EMAG 矿业电气自动化中心创立于 1975年，现已成为信息工程研究基地。EMAG业务基于研究基地电气自动化领域50年的经验和历史。EMAG在矿山安全 监测和自动化系统业界处于领先地位，现已与许多欧洲国家（法国、德国、英国及 俄罗斯）和其它
2、国家（中国、印度和美国）建立业务联系。公司主要业绩： 数以千计的系统应用在波兰及欧洲、亚洲、非洲和南美洲国家的煤矿及其他矿 山；拥有多项专利、许可及多种产品系列； 获得国（波兰）内外多项奖励和荣誉，其中，两次获得波兰国家科技突出贡献 大奖；多项专业研究、工程承包，在欧洲范围内的软件开发； 公司产品获得在许多国家获得矿用产品许可认证。公司主要业务领域： 危险（包括瓦斯、火灾和冲击地压）评价监测系统；煤质监测系统；自动化系统和设备；调度管理信息系统；矿山采动及地质灾害测量及影响评价EMAG 公司的地球物理部门已成为开发设备和软件专业部门，这些设备和软件 用来评估震动危害、监测由煤矿或铜矿开采所引起
3、的冲击地压。地球物理部门生产 的超过100个系统在矿山运行良好，其中90%应用于波兰煤矿中的震动监测。EMAG 公司地球物理部门致力于为煤矿和铜矿提供、设计专门的安全生产系统 和设备：冲击危险性评估；边坡稳定评价，包括墙体无损加固效果监测； 由煤矿开采活动所造成的地面和井下震动监测 长臂开采工艺的监控和可视化。2 地音监测系统介绍ARES-5/E 地音监测系统是根据地音评价方法原理建立的，用来对矿山冲击地 压灾害做出评价。该系统的基本任务是通过地音探头（安装在工作面顺槽煤壁的锚 杆上）监测煤岩层的震动速度，通过N/TSA-5.28/E放大并过滤为数字信号，借助通 信电缆网络传输至地面，由后处理
4、软件分析评价。该系统是针对矿井开采过程中的 冲击地压和瓦斯灾害而设计的。ARES-5/E系统，其组成部分如下所示：井下部分：SP-5/E 地音探头 N/TSA-5.28/E井下发射器 发射器与测量探头的连接部分 井上部分：ARES-5/E 系统的地面站 测量地音数据回放的扬声器 带有监视器和打印机的个人电脑ARES-5/E 系统的技术参数： 通道数量最大传输距离频率范围处理参数传感器型号8 个（可扩展到 64 个）8个1套1个1个1个8（最大数量8个地面测站共64个12km281500Hz速度GS-14-L9传感器灵敏度8, 66V/m/吐3dBFRZEIWAftZAJACVIBM PC.v.
5、i.riii-.w 2 IkII .,_,丄NADAJNIKUADAJINT5A-S.2BINFT!SP.S.20IAO ZELiWA雹甲 i 別 i. 7M1I.1JC.H “iq*$：H :FSTACJA NR.10m佔 l-Ei-PiWRZDiMDWF SYiTrMJAflES-iW-5- iXfeOWFi注吋 Jt-MW tpi 浪 sofreftpcwww twK： H.0MuitHUFDM3 EK*MA -Tfi TP.S-1. 3&肛IEGl幻 SEFmwF XU 5WTECW何STACJA NR.8OOt KOPALNI图1 ARES-5/E地音系统结构图地音探头布置任意地音探
6、头供电由传输电缆提供传输线路的电压W32V1V传输线路的电流W40mA地音信号的采样频率10kHz动态传输信噪比60dB动态信号处理信噪比54dB动态信号封套处理信噪比工作温度：48dB井下部分5C40C井上部分5C30C在ARES-5/E系统中，一台装有OCEAN-WIN软件的计算机可以与8个中继器相连，因此系统的最大测量通道是64个。通过软件设置可将ARES-5/E的中继器作 为一个 64 通道的模块；即地音探头记录的数据可以按用户的要求设定、分类并显 示在监视器屏幕上。信号的采集频率，包括其他的计算指数最新值（平均值，误差） 的更新间隔都是可以修改的；可以显示不同的 ARES 地音监测系
7、统通道每分钟和每 小时的变化数据；也可显示图表列表，用户可以不将图表分类，并把它们放在一个 窗口内。例如，按来自危险工作地点的探测数据和其他地点的探测数据进行分类。 软件系统界面友好，交互性强。图 2 所示的是一个按分钟记录的数据事例，数据为 12 号和 6 号探头得到的地 音活动（柱状图）及与之相关的能量强度（实线图）。图2 按分钟记录的地音活动和能量强度用户可设定数据的显示方式。用户打开一个新的窗口，如按小时记录数据和平 均值的变化。图3 是一个地音探头的能量强度和地音变化数据按用不同形式表示的 图表。每一组采样数据的更新后，每分钟的变化数据都以图表形式显示出来。可视 数据的多少和可读性主
8、要取决于屏幕分辨率和显示器的大小。图 3 地音活动与能量强度的变化数据表。图4为分辨率为1024X768的屏幕上显示的当前按分钟所观察数据的24个图*斤弹丁 lMH申* fcV-i 扫r血| y臥“0厂KsaoaMMi-IB KIt _i 一 r_ -亠-IB呵迴:1,C9E1GI3i. :J si：J i图 4 当前时刻的观察数据图 5 所示包括地音活动图输出和在选择的时间段内冲击的最小能量图 5 可选时段的地音活动图应用软件的数据库储存所有监测通道上的信息，相关的设置参数可被输入其中。用户通过相关功能按钮来设置不同通道的参数设置，如图6 所示；并且为了方便观察结果，用户可自行设定信号的放大
9、倍数；同时为了设置更加方便，可直接输 入放大倍数。不但所有监测通道的放大参数可以在如图 6 的窗口中被看到，而且监测结果的 误差也可被看到。图 6 灾害和偏差的即时观察资料评价冲击地压危险性的算法已经过测试，证明它与已出版波兰国家标准手册是一致的。上述软件功能可以单独应用也可作为一个程序模块的一部分来应用。3 引进地音监测系统的必要性波兰是世界上开展冲击地压理论与监测设备研究最早的国家之一，目前具有以 地球物理方法为理论基础的冲击地压监测仪器主要有微地震系统和微地音系统两 大类。其中 ARAMIS 微地震监测系统主要是全矿井大范围冲击地压灾害监测系统， 可以实现对微震信号的定位与处理，并在此基
10、础上预测冲击地压灾害的发生；ARES 地音监测系统主要是矿井局部工作面范围内冲击地压灾害监测系统，可实现对地音 信号的评价与处理，并在此基础上评价工作面范围内冲击地压危险。新汶矿业集团华丰煤矿是国内冲击地压灾害最为严重的矿井之一。四层顶板红 层之上超过 500m 的巨厚砂砾岩的活动与断裂是影响冲击地压发生的重要因素，弄 清砂砾岩层的活动、断裂与开采的关系，可有效地控制破坏性、灾害性冲击地压事 故的发生。在引进微震监测系统后，实现了砂砾岩层的活动与断裂影响范围的监测； 并且经过两年多的探索，ARAMIS M/E微震监测系统已成为华丰煤矿防治冲击地压 危险的可靠技术手段。生产实践中，微震监测系统较
11、好的反映了矿上煤岩层活动情况；但是，在评价 煤岩层活动造成工作面人员、设备的危险性上，单纯依靠微震监测系统结果不能有 效、及时的做出指导。特别是由于微震监测系统的垂直定位精度所限，定位结果在 层位上的判断存在一定误差；结合地音监测系统的监测结果，可以有效的克服这一 缺陷，能够极大提高微震监测系统的定位精度；并且，根据地音监测系统的监测结 果，可以及时判断出煤岩层活动对工作面造成的危险程度，有效提高冲击地压危险 性评价的准确性，进而能够更加及时的采取相应的防治措施。根据波兰煤矿的实践 经验和波兰矿山局的规定，冲击地压矿井必须采用微震监测、地音监测和钻屑法三 者结合的方法进行冲击地压危险性评价；目前我国冲击地压理论研究方面也推荐这 种三者结合的防治方法，但是真正实施的矿井不多。目前正在实施的矿井有甘肃华 亭煤电的华亭煤矿和砚北煤矿。
