采场冲击地压声发射监测系统的制作方法

本实用新型涉及岩石力学基础实验装备技术领域，特别是涉及一种采场冲击地压声发射监测系统。

背景技术：

岩石在外界应力作用下，其内部将产生局部弹塑性能集中现象，当能量积聚到某一临界值之后，就会引起岩体微裂隙的产生与扩展，伴随着弹性波或者应力波的释放并在周围岩体内快速传播，这种弹性波在地质上称为声发射(Acoustic Emission，AE)。国内外研究证明：每一个声发射事件都包含着岩石内部状态变化的丰富信息,对其进行分析,可以判断岩石内部裂纹演化过程和应力场分布、转移规律。采用声发射技术能连续、实时地监测材料内部微裂纹的产生和扩展，揭示材料的变形和破坏过程，这是其它任何实验方法都不具有的特点，已经被广泛应用于岩石力学基础实验研究。目前针对采场爆破结束后岩体内部微裂纹时空演化规律以及岩体恢复稳定状态的时间研究较少，而开展这方面的研究，可以获知岩体内部微裂纹的活动特征，确定安全的工作时间和工作区域，对于矿山的安全生产具有重要意义。除此之外，目前实验室内关于冲击地压监测系统，主要存在以下问题：实验中模拟材料不能准确模拟冲击地压的发生条件，冲击地压现象发生不明显；监测系统在布置过程中较为繁琐，没有固定的布置方式；监测过程中存在信号不稳定、无法录入，监测不全面等问题。目前实验室内还没有提出有效的、方便的解决措施。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采场冲击地压声发射监测系统，解决目前不能准确监测采场冲击地压声发射的问题。

本实用新型提供一种采场冲击地压声发射监测系统，包括实验箱、前部声发射探头和信息处理器，实验箱内从下到上依次设置有底板岩层、煤层、脆性材料填充层和上覆岩层，实验箱的前侧向底板岩层伸入多根金属杆且多根金属杆在实验箱的左右方向上等间距布置，实验箱的前侧向脆性材料填充层伸入多根金属杆且多根金属杆在实验箱的左右方向上等间距布置，实验箱的前侧向上覆岩层伸入多根金属杆且多根金属杆在实验箱的左右方向上等间距布置，金属杆上沿金属杆的轴向等间距布置有多根金属丝，金属杆于实验箱的前侧的一端设置前部声发射探头，前部声发射探头信号连接信息处理器。

进一步的，所述采场冲击地压声发射监测系统还包括后部声发射探头，后部声发射探头位于实验箱的后侧，后部声发射探头信号连接信息处理器。

进一步的，脆性材料填充层中的金属杆靠近煤层。

进一步的，底板岩层为若干层，顶层的底板岩层中的金属杆靠近煤层。

进一步的，金属丝相对于金属杆呈轴对称布置。

进一步的，脆性材料填充层由砂子、碳酸钙和水混合制成。

进一步的，金属杆由钢材料制成。

进一步的，金属丝由铁材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的采场冲击地压声发射监测系统具有以下特点和优点：

本实用新型的采场冲击地压声发射监测系统，可有效、准确的模拟冲击地压发生的现象，可准确、快捷的监测采场冲击地压声发射，监测面较大，监测稳定。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中采场冲击地压声发射监测系统的横截面结构示意图；

图2为实施例1中采场冲击地压声发射监测系统的纵截面结构示意图；

图3为实施例2中采场冲击地压声发射监测系统的横截面结构示意图；

其中，11、底层底板岩层，12、顶层底板岩层，2、煤层，3、脆性材料填充层，4、上覆岩层，5、信息处理器，61、前部声发射探头，62、后部声发射探头，7、金属杆，8、金属丝。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种采场冲击地压声发射监测系统，包括实验箱，实验箱内从下到上依次设置有底层底板岩层11、顶层底板岩层12、煤层2、脆性材料填充层3和上覆岩层4。实验箱的前侧向底层底板岩层11伸入多根金属杆7且多根金属杆7在实验箱的左右方向上等间距布置。实验箱的前侧向顶层底板岩层12伸入多根金属杆7且多根金属杆7在实验箱的左右方向上等间距布置。顶层底板岩层12中的金属杆7靠近煤层2，顶层底板岩层12模拟采场中的直接底板，以使监测数据更贴合采场实际需求。实验箱的前侧向脆性材料填充层3伸入多根金属杆7且多根金属杆7在实验箱的左右方向上等间距布置。脆性材料填充层3中的金属杆7靠近煤层2，脆性材料填充层3模拟采场中的直接顶板，以使监测数据更贴合采场实际需求。脆性材料填充层3由砂子、碳酸钙和水按照合理的材料配比混合制成，脆性材料填充层3可使模拟冲击地压发生现象更加高效、准确。实验箱的前侧向上覆岩层4伸入多根金属杆7且多根金属杆7在实验箱的左右方向上等间距布置。金属杆7上沿金属杆7的轴向等间距布置有多根金属丝8，金属丝8相对于金属杆7呈轴对称布置，从而使得监测面扩大，避免出现监测不稳定、监测不全面的问题。金属杆7于实验箱的前侧的一端设置前部声发射探头61，前部声发射探头61信号连接信息处理器5。本实施例中的金属杆7为钢筋，金属丝8为铁质扎丝。

实验开始，对脆性材料填充层3施加外部应力，使其内部产生局部弹塑性能集中现象，产生声发射事件，信息处理器5利用声发射技术通过前部声发射探头61连续、实时地监测各层材料内部微裂纹的产生和扩展，以及材料的变形和破坏过程，从而获知岩体内部微裂纹的活动特征，确定安全的工作时间和工作区域。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别之处在于，采场冲击地压声发射监测系统还包括后部声发射探头62，后部声发射探头62位于实验箱的后侧，后部声发射探头62信号连接信息处理器5。通过后部声发射探头62配合前部声发射探头61，可以对声发射事件进行较精确的定位。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。