巖體聲發(fā)射技術是利用巖體受力變形和破壞后本身發(fā)射出的聲波和微震來進行監(jiān)測工程巖體穩(wěn)定性的技術方法。巖體的聲發(fā)射與微震現(xiàn)象是20世紀30年代末由美國L.阿伯特及W.L.杜瓦爾發(fā)現(xiàn)的。
目前，世界各國逐漸把聲發(fā)射與微震技術作為一種監(jiān)測預警手段，確保地下工程及礦井生產(chǎn)安全。
國內(nèi)外大量研究資料表明，巖體在破壞之前，必然持續(xù)一段時間以聲的形式釋放積蓄的能量，這種能量釋放的強度，隨著結構臨近失穩(wěn)而變化，每一個聲發(fā)射與微震都包含著巖體內(nèi)部狀態(tài)變化的豐富信息，對接收到的信號進行處理、分析，可作為評價巖體穩(wěn)定性的依據(jù)。因此，可以利用巖體聲發(fā)射與微震的這一特點，對巖體的穩(wěn)定性進行監(jiān)測，從而預報巖體塌方、冒頂、片幫、滑坡和巖爆等地壓現(xiàn)象。室內(nèi)研究表明，當對巖石試件增加負荷時，可觀測到試件在破壞前的聲發(fā)射與微震次數(shù)急劇增加，幾乎所有的巖石當負荷加到其破壞強度的60％時，會出現(xiàn)聲發(fā)射與微震現(xiàn)象，其中有的巖石即使負荷加到其破壞強度的20％，也可發(fā)生這種現(xiàn)象。
PXAE系列巖體聲發(fā)射儀通過監(jiān)測事件變化率和能率變化來監(jiān)測巖體狀態(tài)的變化速度，從而對巖體結構穩(wěn)定性進行評價和預警。
PXAE02型智能化全天候巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀是PXAE-01的升級型號。在PXAE-01的原有功能上增加了SD卡實時存儲、RS485數(shù)據(jù)遠距離傳輸(部分高配版本)、可在線升級固件、監(jiān)測參數(shù)可定義(部分高配版本)等多種功能。
PXAE02的技術參數(shù)及特點：
◆微處理器自動運算，實時顯示并存儲典型聲發(fā)射參數(shù)
◆高度集成，體積小巧，主機體積僅為98(寬)×40(高)×157(深) mm
◆ABS工程塑料防水外殼，重量輕便
◆防水式外殼，防水等級IP66，可將儀器置于野外
◆采用USB2.0高速升級接口，用戶可自行下載軟件免費升級至版本的軟件
◆8G大容量的SD閃存卡，可連續(xù)存儲數(shù)個月的數(shù)據(jù)
◆配備4000mAH的鋰離子充電電池，并采用低功耗設計，可進行1-2個月全天候監(jiān)測
◆監(jiān)測模式、采樣時間、采樣間隔可調(diào)
◆聲發(fā)射事件定義門檻可根據(jù)現(xiàn)場條件靈活設置
◆儀器面板超大液晶顯示屏實時顯示當前監(jiān)測數(shù)據(jù)，并有藍色背光燈，便于夜間操作
◆聲發(fā)射監(jiān)測數(shù)據(jù)為開放的文本格式，可直接打開也可導入Excel表格中進行統(tǒng)計
◆儀器開機自動自檢，并設有復位按鈕，隨時可將儀器恢復至出廠狀態(tài)
◆可多臺儀器組成監(jiān)測系統(tǒng)，對結構進行整體監(jiān)測
◆隨機配置掌上電腦，可現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)
◆標配8G容量的SD卡，方便將數(shù)據(jù)導入計算機進行統(tǒng)計分析
◆傳感器諧振頻率1kHz
◆傳感器靈敏度高達90mv/g
◆程控增益結合低噪聲放大電路，使得傳感器監(jiān)測范圍直徑高達100米
◆傳感器采用不銹鋼防水結構，很容易埋入巖體或混凝土結構中
◆采用了高驅(qū)動能力的放大電路，使得傳感器電纜可長達50米（標配10米）
◆儀器配備了RS485數(shù)據(jù)通訊接口(部分高配版本)，可實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸
PXAE智能化全天候巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀的安裝及使用
PXAE智能化全天候巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀的使用分為監(jiān)測孔的選址和鉆孔、傳感器的安裝、傳感器與主機的連接、數(shù)據(jù)存儲及分析等。
1、 監(jiān)測孔的選擇
相鄰兩個監(jiān)測孔的間距小于40m；如不要求全面監(jiān)控，間距可適當加大，或在重要部位布設監(jiān)測孔。
2、 監(jiān)測孔的要求
應盡可能使監(jiān)測孔與聲發(fā)射源接近，如采場頂板、礦體上盤、礦柱、斷層附近、山體裂縫區(qū)域等。對一般巖體工程，根據(jù)不同的地質(zhì)地形條件，鉆孔深度一般為1.5m～2.5米；
3、 繪制監(jiān)測網(wǎng)布設圖，標注上監(jiān)測孔位置、鉆孔深度、孔徑、角度。
4、監(jiān)測孔施工
4.1按監(jiān)測網(wǎng)布設圖施工。鉆孔直徑不小于35mm。
4.2鉆孔完成后應吹洗干凈。
4.3鉆孔完成后應做好標記。
4.4鉆孔發(fā)生變更時應做好記錄并及時更改監(jiān)測網(wǎng)布設圖。
5、 傳感器的安裝
安裝方式一：將傳感器小心放入監(jiān)測孔中，然后用混凝土進行澆鑄待其凝固后即可；
安裝方式二：或?qū)鞲衅餍⌒姆湃氡O(jiān)測孔中，再用石英砂填充監(jiān)測孔并稍稍夯實。
建議采用種方式進行安裝，以便獲得較高的監(jiān)測靈敏度。第二種方式的好處在于傳感器可以取出來再次安裝在別的監(jiān)測孔進行使用，但監(jiān)測靈敏度稍低。兩種方式用戶可根據(jù)實際情況來自行選擇。
傳感器為防水的金屬結構，但傳感器內(nèi)部敏感元件為陶瓷易碎材料，請小心使用切勿碰撞。
6、 傳感器與主機的連接
傳感器和主機通過低噪聲電纜用防水航插連接，一般電纜長度為10米，請在訂貨時確認長度規(guī)格。
將插頭對準儀器箱后面的插座，插入后旋緊外面的金屬護套即可。
提示：插入前請注意插頭缺口朝上才能順利插入，并檢查一下插座上的防水墊圈是否完好。
7、 主機的放置
主機箱為防水箱，有較高的強度并能承受50米深的水壓，請將主機放置于穩(wěn)定可靠的位置，并采取必要的防盜措施。
8、 監(jiān)測制度
儀器安裝完畢之后，按→鍵打開儀器的信號采集模塊，儀器即開始全天候的監(jiān)測。用戶只需定期用U盤取回數(shù)據(jù)即可。
取回數(shù)據(jù)的周期一般為每周取一次，但對重要地段，建議周期縮短為每天取回一次。
實際上主要通過觀察信號的變化趨勢來確定取回數(shù)據(jù)的周期，當信號基本無變化時也可每半個月甚至每個月讀取一次數(shù)據(jù)。
9、分析方法
將取回來的數(shù)據(jù)拷貝到到電腦上，用PXAES for PXAE軟件繪制信號變化趨勢圖，然后根據(jù)巖體聲發(fā)射監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷巖體穩(wěn)定性狀況。監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯趨于上升時應作出預報。
10、儀器維護
儀器使用前，請檢查屏幕右上角的電量指示，如發(fā)現(xiàn)電量指示格空白或很少說明儀器電池電量不夠，必須進行充電。充電時間一般為12~16小時，充電時充電器指示燈應為紅色，充滿后自停同時指示燈變?yōu)榫G色。
傳感器必須輕拿輕放，嚴禁劇烈碰撞。
