GB/T 25217.5-2019 冲击地压测定、监测与防治方法 第5部分：地音监测方法

　　ICS 73 . 010 D 20

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　冲击地压测定、监测与防治方法

　　第 5 部分：地音监测方法

　　Methodsfortest，monitoringandpreventionofrockburst—

　　part5：Monitoringmethodofearth-sound

　　2019-10-18 发布 2020-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　前 言

　　GB/T 25217《冲击地压测定、监测与防治方法》分为 14 个部分：

　　— 第 1 部分：顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 2 部分：煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 3 部分：煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 4 部分：微震监测方法;

　　— 第 5 部分：地音监测方法;

　　— 第 6 部分：钻屑监测方法;

　　— 第 7 部分：采动应力监测方法;

　　— 第 8 部分：电磁辐射监测方法;

　　— 第 9 部分：煤层注水防治方法;

　　— 第 10 部分：煤层钻孔卸压防治方法;

　　— 第 11 部分：煤层卸压爆破防治方法;

　　— 第 12 部分：开采保护层防治方法;

　　— 第 13 部分：顶板深孔爆破防治方法;

　　— 第 14 部分：顶板定向水压致裂防治方法。

　　本部分为 GB/T 25217 的第 5 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分由中国煤炭工业协会提出并归口 。

　　本部分起草单位：天地科技股份有限公司、兖矿集团有限公司、中国矿业大学、北京科技大学、煤炭科学技术研究院有限公司。

　　本部分主要起草人：潘俊锋、夏永学、孟祥军、窦林名、姜福兴、邓志刚、冯美华、朱斯陶、刘少虹、张晨阳。

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　冲击地压测定、监测与防治方法

　　第 5 部分：地音监测方法

　　1 范围

　　GB/T 25217 的本部分规定了冲击危险性地音监测方法所涉及的术语和定义、地音监测仪器、安装要求、数据处理及危险性评价方法。

　　本部分适用于煤矿冲击地压地音监测。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 3836(所有部分) 爆炸性环境用防爆电气设备

　　GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　地音 earth-sound

　　煤岩体受载过程中产生的微小震动信息，一般能量小于 100 J,频率大于 150 Hz。

　　3.2

　　地音频次 frequencyofearth-sound

　　一定空间范围内，单位时间煤岩体产生的地音事件次数。

　　3.3

　　地音能量 earth-soundenergy

　　一定空间范围内，单位时间内产生的地音事件的能量释放值。

　　3.4

　　地音传感器 earth-soundsensor

　　用于接收井下地音信号的装置。

　　3.5

　　信号放大器 signalamplifier

　　用于接收地音传感器接收到的地音信号，通过信号放大处理后再传送到地面中心站的装置。

　　3.6

　　地面中心站 groundcentralstation

　　用于接收井下信号放大器发送的地音信号，并进行数据存储和处理的装置。

　　4 地音监测设备、技术参数及方案

　　4 . 1 地音监测设备及主要技术参数

　　地音监测仪应符合 GB 3836、GB/T 4208 的相关规定。

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　地音监测系统应满足以下要求：

　　a) 地音信号的采样频率不低于 5 000 Hz,信噪比不低于 30 dB;

　　b) 可连续监测频率大于 150 Hz 的微小震动事件;

　　c) 连续记录并显示地音活动数字波动曲线;

　　d) 连续记录地音信号参数：开始时间、持续时间、最大振幅;

　　e) 统计每分钟、每小时以及每个工作循环内的地音次数;

　　f) 统计每分钟、每小时以及每个工作循环内的地音能量;

　　g) 具有自动除噪功能;

　　h) 具有危险自动评价及预警功能;

　　i) 数据存储：

　　— 各传感器每分钟地音事件发生次数;

　　— 各传感器每分钟地音事件的能量和;

　　— 在监测数据上传线路中断时，其自存储时间不小于 8 h,上传线路恢复后，可自动传输中断期间所存储数据;

　　j) 以报告和图表形式实现地音信号处理结果的可视化。

　　4 . 2 地音系统的校准

　　定期校准地音系统的敏感性和放大倍数，校准至少每两年进行一次。 且校准报告中地音传感器、传输及接收设备的敏感性要分别叙述。 每当系统经过修理后，都要根据校准报告重新设置每个通道的敏感性参数。 新系统应在安装之前进行通道校准，校准报告作为装备的技术文档之一，应包含各个部件的特征值、敏感系数和设置参数。 校准需由系统制造商或其指定单位完成。

　　4 . 3 地音监测系统布置方案

　　4 . 3 . 1 监测地点

　　采动应力影响范围内的回采巷道或掘进巷道、需要重点监测特定范围。

　　4 . 3 . 2 系统布置

　　回采巷道一般超前工作面 30 m~200 m,掘进巷道一般滞后工作面 20 m~120 m。

　　4 . 3 . 3 传感器安装

　　4.3.3. 1 地音传感器安装在不小于 φ20 mm 的帮锚杆露头位置，锚杆深入煤体内的长度不得小于 2.0 m,锚固长度不小于锚杆长度的 80%,锚杆露出煤岩体的长度为 0 . 2 m,如图 1 所示。

　　图 1 地音传感器安装示意图

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　4 . 3 . 3 . 2 安装在锚杆露头处的地音传感器应用吸声材料(比如海绵、毛毡等)密封，应避免安装地音传感器的锚杆与金属网等金属材料接触。

　　4 . 3 . 3 . 3 用重 3 . 5 kg 的锤头在距离地音传感器 20 m~50 m 的锚杆上进行不少于 3 次敲击，一般抡锤高度为 0 . 3 m~0.5 m,如果能够接收到所有敲击测试信号，说明地音传感器安装合格。

　　4 . 3 . 3 . 4 同一监测范围布置地音传感器数量不得小于 2 个，相邻地音传感器间距为 100 m,地音传感器距离回采工作面不得小于 30 m,距离掘进工作面不得小于 20 m。

　　4 . 3 . 3 . 5 回采工作面距离最近的传感器小于 30 m 时，将该地音传感器移到最远传感器前方，地音传感器间交替向前移动，如图 2 所示。

　　4 . 3 . 3 . 6 掘进工作面迎头距离最近的地音传感器大于 120 m 时，将最远的地音传感器移到该传感器前方，地音传感器交替向前移动，如图 3 所示。

　　图 2 回采巷道地音传感器安装及移动示意图

　　图 3 掘进巷道地音传感器安装及移动示意图

　　5 冲击危险性的确定

　　5 . 1 危险性判别指标

　　5 . 1 . 1 概述

　　根据煤矿劳动组织形式(“三八制”或“四六制”)确定每个班次的时间段，以单位时间内(小时、班次)地音的能量变化率和频次变化率作为冲击危险性判别指标。

　　5 . 1 . 2 以班为单位的冲击危险性判别指标

　　5 . 1 . 2 . 1 班频次变化率 Aa

　　地音的班频次变化率 Aa 按式(1)、式(2)计算：

　　A …………………………( 1 )

　　Nij …………………………( 2 )

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　式中：

　　Ni — 当天第 i班的地音频次，“三八制”时，i≤3,“四六制”时，i≤4;

　　Ni —前 10 天第 i班地音频次的平均值。

　　5 . 1 . 2 . 2 班能量变化率 Ae

　　地音的班能量变化率 Ae 按式(3)、式(4)计算：

　　A …………………………( 3 )

　　Eij …………………………( 4 )

　　式中：

　　Ei — 当天第 i班的地音能量，单位为焦耳(J),“三八制”时，i≤3,“四六制”时，i≤4;

　　Ei —前 10 天第 i班地音能量的平均值，单位为焦耳(J)。

　　5 . 1 . 2 . 3 班地音预警指数 K1

　　班地音预警指数 K1 按式(5)计算：

　　K1 =max{Aa ,Ae } …………………………( 5 )

　　5 . 1 . 3 以小时为单位的冲击危险性判别指标

　　5 . 1 . 3 . 1 小时频次变化率 Ba

　　地音的小时频次变化率按式(6)、式(7)、式(8)计算：

　　B …………………………( 6 )

　　Nij …………………………( 7 )

　　n=24/i …………………………( 8 )

　　式中：

　　Nij— 当天第 i班第j 小时(j≤n)的地音频次，“三八制”时，i≤3,“四六制”时，i≤4;

　　Ni —前一天第 i班地音小时频次的平均值。

　　5 . 1 . 3 . 2 小时能量变化率 Be

　　地音的小时能量变化率按式(9)、式(10)、式(11)计算：

　　B …………………………( 9 )

　　Eij …………………………( 10 )

　　n=24/i …………………………( 11 )

　　式中：

　　Eij— 当天第 i班第j 小时(j≤n)的地音能量，单位为焦耳(J),“三八制”时，i≤3,“四六制”时 ， i≤4 ;

　　Ei —前一天第 i班地音小时能量的平均值，单位为焦耳(J)。

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　5 . 1 . 3 . 3 小时地音预警指数 K2

　　小时地音预警指数 K2 按式(12)计算：

　　K2 =max{Ba , Be } …………………………( 12 )

　　5 . 2 冲击危险的辨别方法

　　5 . 2 . 1 根据班/小时地音预警指数确定预警级别，共划分四个等级，按等级从低到高分别为 a 级 、b 级 、 c 级和 d级，参见附录 A。

　　5 . 2 . 2 如果上一个班结束时，监测范围内预警级别为 a 级和 b 级，则本班次只进行班预警等级辨别，否则还需要进行小时预警等级辨别，当小时预警等级小于上一班结束时的班预警等级时，该小时危险等级取上一班结束时的班预警等级。

　　5 . 2 . 3 地音传感器的预警等级为该传感器两侧 50 m~100 m 范围内工作面或巷道的危险等级。

　　GB/T 25217 . 5—2019

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　冲击地压地音预警等级判别指标

　　某矿冲击地压地音预警等级判别指标如表 A. 1 所示。

　　表 A.1 某矿冲击地压地音预警等级判别指标