【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下洞室岩爆预警监测，尤其涉及基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警方法、装置及系统。
技术介绍
1、随着我国抽水蓄能电站工程数量不断增加以及规模的不断扩建，在地下水电站泵房及引水隧洞等地下工程中，地下洞室开挖区存在5cm-20cm厚片状剥落的轻微岩爆现象，随着地下厂房的开挖深度加大，岩爆发生的可能性更大，将威胁现场施工安全，给现场监测工作带来极大困难。由于高应力导致的岩爆等工程灾害问题单靠传统的岩石力学手段已经远远不能满足现实需要，高应力扰动的微破裂活动成为准确预测岩爆灾害的关键，因此，施工现场根据岩体微震信息的连续监测预测岩爆危险状态尤为重要。
2、现阶段，针对地下洞室施工过程中为了避免岩爆事故的发生，主要采用在施工区域布设微震传感器，利用微震监测技术进行区域连续监测，若传感器故障将影响现场监测效果，监测精确低；另外，传感器数据传输采用有线方式，由于监测点数量庞大，布线繁琐，而且在信号传输过程中容易受到高压电缆的磁场干扰，影响数据传输效果。
3、因此，我们提供一种利用微震及电磁辐射监测方法，提高了监测精度，数据传输采用无线方式，降低了人力和物力成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中针对地下洞室岩爆预警监测采用微震监测技术进行区域监测，监测精度低的问题，提供了一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警方法、装置及系统，通过利用微震及电磁辐射监测技术实现对地下洞室岩爆监测预警，提高了监测精度，数据传输采用无线方式，降低了人力和物
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，包括：
3、s1.利用室内高围压卸载流变试验，获得高应力作用下岩石损伤孕育演化规律，构建高应力作用下岩体蠕变损伤模型；
4、s2.在监测区域易发生岩体蠕变损伤点布设微震监测装置，通过微震监测及电磁信号监测获取监测范围内的微震时空分布规律；
5、s3.通过分析微震事件累计释放能量与微震事件发生频次的时序分布规律，建立微震事件的视体积va与能量指数ei变化曲线；
6、s4.通过对能量指数ei和视体积va的变化特征进行分析，并结合电磁辐射强度及脉冲数，获知岩爆发生前微破裂预警信息；
7、所述岩爆发生前微破裂预警监测的具体方法包括如下步骤：
8、步骤1.在监测区域布设所述微震监测装置阵列，建立微震及电磁辐射监测系统；
9、步骤2.对监测数据进行分析、归一化处理；
10、步骤3.判断微震事件发生频次及总能量是否正常，若是，早期预警，若否，返回步骤2；
11、步骤4.若能量指数骤降，判断累计视体积变化是否增加，若是，执行步骤5，若否，返回步骤2；
12、判断电磁辐射强度与脉冲数变化率是否超标，若是，执行步骤5，若否，解除预警；
13、步骤5.岩爆预警。
14、进一步的，所述步骤2中监测数据包括：微震事件数、聚类距离、微震能量、震级、电磁辐射强度波动幅度及脉冲数波动幅度。
15、进一步的，所述利用室内高围压卸载流变试验，获得高应力作用下岩石损伤孕育演化规律，具体包括：
16、采用钻岩机对监测区域的岩石样本进行钻取；
17、通过三轴试验机对钻取样本进行力学加载，获取样本围压、轴向变形及径向变形参数，并利用声发射监测设备采集声发射特征、波形进行分析，获取声发射事件源的实时空间定位；
18、建立岩石流变损伤模型，通过与试验数据对比，获取岩石流变变形规律、能量耗散以及裂纹扩散规律。
19、进一步的，所述视体积va与能量指数ei是通过监测点的微震事件获取，具体采用如下公式：
20、
21、
22、其中，μ表示岩体变形刚度，p表示地震势，e表示地震能量，m0表示地震矩，σa表示视应力，d、c表示与震源相关的系数。
23、一种微震监测装置，所述微震监测装置包括壳体、安装座以及微震传感器探头，所述安装座设置在壳体底部，在所述壳体内部设置有控制板和锂电池，所述控制板通过线缆与所述微震传感器探头相连，所述壳体侧面安装有用于接收电磁波信号的接收天线，所述接收天线底座贯穿壳体侧面伸入至壳体内部，并通过导线与所述控制板相连。
24、进一步的，所述控制板上设置有处理器、电源管理模块、微震信号采样/处理电路、北斗模块、wifi模块、电磁信号采样电路及存储芯片，所述处理器均与微震信号采样/处理电路、北斗模块、wifi模块、电磁信号采样电路及存储芯片相连；
25、所述处理器用于对接收的微震数据及电磁辐射数据进行分析处理，控制wifi模块发送及接收数据；
26、所述电源管理模块输入端与所述锂电池相连，电源管理模块用于给微震监测装置的各个部件供电；
27、所述微震信号采样/处理电路信号输入端与微震传感器探头相连，微震信号采样/处理电路用于对微震传感器探头采样的电压信号进行放大、滤波及a/d转换；
28、所述电磁信号采样电路信号输入端与接收天线相连，电磁信号采样电路用于接收接收天线采样的电磁波信号并进行处理，将数字量信号传输至处理器；
29、所述北斗模块用于获取微震监测装置安装的位置信息及时间信息。
30、进一步的，所述微震信号采样/处理电路包括信号放大电路、带通滤波电路及双积分a/d转换电路，所述信号放大电路输入端与微震传感器探头相连，信号放大电路输出端与所述带通滤波电路输入端相连，带通滤波电路输出端与双积分a/d转换电路输入端相连，双积分a/d转换电路输出端与所述处理器相连。
31、进一步的，所述微震传感器探头前端设置有螺栓，微震传感器探头末端设置有连接丝扣。
32、一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测系统，包括微震监测装置阵列、若干路中继器及计算机平台；
33、所述微震监测装置阵列由若干路监测分支构成，在每一路监测分支上均安装有一台中继器，所述每一路监测分支上均包含多个微震监测装置，多个微震监测装置与相连的中继器通信；
34、所述若干路中继器之间依次通信连接，并通过移动通信网络与所述计算机平台无线连接。
35、进一步的，所述中继器均选用无线中继器。
36、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警方法、装置及系统，通过利用微震及电磁辐射监测技术实现对地下洞室岩爆监测预警，避免事故发生，同时提高了监测精度，数据传输采用无线方式，降低了人力和物力成本；
37、监测装置通过将两个独立的设备集成到一个装置中实现了对地下洞室岩爆微震及电磁辐射监测功能，监测装置现场安装方便，降低了设备成本。
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1.一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述步骤2中监测数据包括：微震事件数、聚类距离、微震能量、震级、电磁辐射强度波动幅度及脉冲数波动幅度。
3.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述利用室内高围压卸载流变试验，获得高应力作用下岩石损伤孕育演化规律，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述视体积VA与能量指数EI是通过监测点的微震事件获取，具体采用如下公式：
5.一种微震监测装置，其特征在于：所述微震监测装置包括壳体、安装座以及微震传感器探头，所述安装座设置在壳体底部，在所述壳体内部设置有控制板和锂电池，所述控制板通过线缆与所述微震传感器探头相连，所述壳体侧面安装有用于接收电磁波信号的接收天线，所述接收天线底座贯穿壳体侧面伸入至壳体内部，并通过导线与所述控制板相连。
6.根据权利要求5所述的一种微震监测装置，
7.根据权利要求6所述的一种微震监测装置，其特征在于：所述微震信号采样/处理电路包括信号放大电路、带通滤波电路及双积分A/D转换电路，所述信号放大电路输入端与微震传感器探头相连，信号放大电路输出端与所述带通滤波电路输入端相连，带通滤波电路输出端与双积分A/D转换电路输入端相连，双积分A/D转换电路输出端与所述处理器相连。
8.根据权利要求5所述的一种微震监测装置，其特征在于：所述微震传感器探头前端设置有螺栓，微震传感器探头末端设置有连接丝扣。
9.一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测系统，其特征在于：包括微震监测装置阵列、若干路中继器及计算机平台；
10.根据权利要求9所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测系统，其特征在于：所述中继器均选用无线中继器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述步骤2中监测数据包括：微震事件数、聚类距离、微震能量、震级、电磁辐射强度波动幅度及脉冲数波动幅度。
3.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述利用室内高围压卸载流变试验，获得高应力作用下岩石损伤孕育演化规律，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于抽水蓄能电站地下洞室岩爆预警监测方法，其特征在于：所述视体积va与能量指数ei是通过监测点的微震事件获取，具体采用如下公式：
5.一种微震监测装置，其特征在于：所述微震监测装置包括壳体、安装座以及微震传感器探头，所述安装座设置在壳体底部，在所述壳体内部设置有控制板和锂电池，所述控制板通过线缆与所述微震传感器探头相连，所述壳体侧面安装有用于接收电磁波信号的接收天线，所述接收天线底座贯穿壳体侧面伸入至壳体内部，并通过导线与所述控制板相连。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵绪新，刘锦程，闫利利，刘俊博，王慎江，唐卫忠，
申请(专利权)人：国网新源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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