地音仪

地音仪是为查明矿山开采中不断出现的地压活动现象而提供的一种测量装置。

测量对象是采空区地层压力改变所产生的微弱地音（岩石破裂声）。

将此地音经过放大，加以记录、整理,统计地音的次数和强度变化，作出短期和长期地压活动预报。为矿山的生产管理和矿山的设备及人身安全提供可靠的依据。

地音仪术语简介

地音仪为一种监测预警仪器，确保地下工程及矿井生产安全。

尽管这一监测技术应用于矿山岩体稳定性监测只有三十年的历史，但世界各国对这一技术重要性的认识越来越深刻，目前，各国逐渐把这一技术作为一种监测预警手段，确保地下工程及矿井生产安全。

大量研究资料表明，岩石工程结构在破坏之前，必然持续一段时间以声的形式释放积蓄的能量，这种能量释放的强度，随着结构临近失稳而变化，每一个声发射与微震都包含着岩体内部状态变化的丰富信息，对接收到的信号进行处理、分析，可作为评价岩体稳定性的依据，因此，可以利用岩体声发射与微震的这一特点对岩体的稳定性进行监测从而预测岩体塌方、冒顶、片帮、滑坡和岩爆等地压现象。

室内研究资料表明，当对岩石试件增加负荷时，可观测到试件在破坏前的声发射与微震次数急剧地增加，几乎所有的岩石当负荷加到破坏强度的60%时，就会发生声发射与微震现象，其中有的岩石即使加到破坏强度的20%，也可发生这种现象。

地音仪分析参量

1．事件率（频度）：单位时间内发生的声发射与微震次数，单位为次/min，是用声发射与微震评价岩体状态时最常用的参数。

2．振幅：声发射与微震波形的峰值振幅，根据设定的阈值可将一个事件划分为小事件和大事件。

3．能率：单位时间内声发射与微震能量之和。

4．事件变化率和能率变化：单位时间内声发射与微震事件率和能率的变化。

5．频率分布。

地音仪主要原理

声发射与微震信号的特征决定于震源性质、所经岩体性质及监测点到震源的距离等。基本参数与岩体的稳定状态密切相关，基本上反映了岩体的破坏现状。事件率和频率等的变化反映岩体变形和破坏过程；振幅分布与能率大小，则主要反映岩体变形和破坏范围；事件变化率和能率变化，反映了岩体状态的变化速度。岩体处于稳定状态时，事件率等参数很低，且变化不大，一旦受外界干扰，岩体开始发生破坏，微震活动随之增加，事件率等参数也相应升高，发生冲击地压之前，微震活动增加得更为明显，而在临近发生冲击地压时，微震活动频数反而减小。岩体内部应力重新趋于平衡状态时，其数值又随之降低。（此为岩体破坏规律）

若在监测体周围以一定的网布置一定数量的传感器组成传感器阵列，当监测体内出现声发射与微震时，传感器即可将其拾取并将这种震动的物理量转换为电压量或电荷量,通过多点同步采集测定各传感器接收到该信号的时刻，连同各传感器坐标及所测波速代入方程组求解即可确定声发射与微震源的时空参数，达到定位之目的。

因岩体声发射与微震信号及其参数变化出现在岩体破坏之前，故实施岩体声发射与微震监测可对地压灾害进行预测、预报，从而根据分析结果，及时采取有效措施以尽可能避免重大事故的发生。

岩体声发射监测定位系统不仅可用于地下岩体工程的稳定性监测，也可用于露天边坡的稳定性监测；不仅能用于矿山，也可用于水电、铁路、桥梁等领域。

地音仪监测目的

由应力测定表明：在侵蚀墓准面以上的构造应力大部分已得到释放，原岩应力以岩体自重为主。而中深部还有较大的水平构造应力存在。

在深部矿脉密集地段，采空区较多，而充填工作做得不够，井下岩体稳定性差，特别是平窿、竖井和斜井联合作业的地方，受到爆破的振动和出矿的冲击，岩石应力不断集中和释放，造成破碎岩石的冒顶脱落。

本系统的试验、应用有着先进的理论基础，力求根据实测的声发射与微震事件率和事件变化率，通过国内外实际监测取得的经验和摸索的岩体破坏规律来分析和判断监测点周围岩体的稳定性，以期对大范围的岩体破坏作出预测，从而避免或减少重大岩体灾害的发生。

地音仪监测系统

地音仪系统功能

为了简化测试线路并满足多通道测试需要，系统采用多机远程通信方式。主机包括主控仪和专用微机，放置于地表办公室。在主机控制下，井下各通道监测仪器可完成参数设置、波形存储、事件计数和数据通信等主要功能；主控仪还有定时自动开、关机和数据越限声、光报警功能；专用微机具有参数设置、数据通信、数据处理、定位分析与计算、波形和参数显示、越限通道闪烁指示报警功能；测试仪器具有一定的信号识别能力，能剔除部分非声发射与微震信号；主机从监测仪器频繁取得数据，确保监测结果的实时性。

采用远程通信方式，免去现场取数，极大地方便测试人员。远程通信方式为RS-485串行通信，传输距离可达1.2km，当传输距离更大时，应用中继器。

地音仪系统构成

系统组成方式是：在选定地点安装传感器，每个传感器配一台监测仪器，各仪器之间通过通信线相连通往主控仪和专用微机。