高地应力隧道岩爆灾害预警设备及方法的制作方法

本技术公开了一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，包括微型摄像机、声波接收器、扬声器、压力传感器、位移计、数据采集仪、电源及报警器，其中，声波接收器与扬声器连接，压力传感器和位移计均与数据采集仪输入端连接，微型摄像机、声波接收器、数据采集仪输出端、电源及报警器均与数据处理系统连接。本技术还公开了上述一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置的预警方法。本技术在岩爆发生前，能对岩体产生的响声、位移，以及岩体应力发生的改变进行监测，以自动识别岩体变化，达到岩爆预警更加准确的目的，弥补岩爆预警的缺陷。

技术要求

1.一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，包括微型摄像机、声波接收器、扬声器、压力传感器、位移计、数据采集仪、电源及报警器，所述声波接收器与扬声器连接，压力传感器和位移计均与数据采集仪输入端连接，微型摄像机、声波接收器、数据

采集仪输出端、电源及报警器均与数据处理系统连接；

微型摄像机，用于采集待监测预警区域岩体的图像并进行实时监测；

声波接收器，用于接收待监测预警区域声信号并转化为电信号；

扬声器，用于将接收到的声波接收器的电信号转化为声信号；

压力传感器，用于采集待监测预警区域岩体的压力变化；

位移计，用于监测待监测预警区域岩体产生的位移变化；

数据采集仪，用于获取待监测预警区域岩体的压力变化值和位移变化值并发送至数据处理系统；

电源，用于为数据处理系统及数据处理系统连接的元器件供电；

数据处理系统，用于接收图像信号、压力信号、声信号及位移信号并处理，以供工作人员获取待监测预警区域岩体信息；数据处理系统还用于在待监测预警区域岩体的图像异常，以及压力、声音分贝及位移超过设定阈值时生成控制信号，以控制报警器发出警报；

报警器，用于接收数据处理系统生成的控制信号，以在待监测预警区域异常时发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述数据处理系统包括数据处理器、工业电脑及数据服务器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，还包括工作台，所述工作台上设有与数据处理系统连接的视频显示屏、位移显示屏及压力显示屏，其中：视频显示屏，用于对监控到的待监测预警区域岩体的图像进行显示；位移显示屏，用于对数据采集仪所接收到的位移变化值进行显示；压力显示屏，用于对数据采集仪所接收到的压力变化值进行显示。

4.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述数据处理系统还包括无线通讯模块，所述报警器与数据处理系统之间通过无线网络进行信息交互。

5.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述压力传感器采用半导体无线压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述电源的数量为两个，两个电源分别为主供电电源和备用电源。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述预警装置包括若干个监测预警模块，每个监测预警模块至少设有一个微型摄像机、一个声波接收器、一个扬声器、一个压力传感器及一个位移计。

8.基于权利要求1～7中任意一项所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待监测预警区域隧道围岩横截面等分为若干个监测预警单元，每个监测预警单元至少布设一个微型摄像机、一个声波接收器、一个扬声器、一个压力传感器及一个位移计；

步骤二、由微型摄像机、声波接收器、压力传感器及位移计对监测预警单元的信息进行采集并发送至数据处理系统，数据处理系统在待监测预警区域岩体的图像异常，以及压力、声音分贝及位移超过设定阈值时生成控制信号，以控制报警器发出警报。

9.根据权利要求8所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置的预警方法，其特征在于，所述步骤一中将待监测预警区域隧道围岩横截面等分为若干个监测预警单元时按45°角等分。

技术说明书

一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置及方法

技术领域

本技术涉及隧道岩体监测技术领域，具体是一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设的快速发展，隧道工程的发展也越来越快，而高地应力隧道的岩爆灾害问题也日益突出。高地应力下，脆硬性的岩体会发生岩爆，以致岩体剥落、崩出甚至发生弹射破裂等情况。岩爆发生时，常常伴有人耳可闻的响声，岩片剥落，严重影响工程进度，往往威胁着施工人员的安全，也给工程设备带来巨大损失，给工程带来巨大后患，所以岩爆现象应引起重视。为了能减少高地应力隧道岩爆带来的灾害，对高地应力隧道岩爆灾害进行预警就显得由为重要。

岩爆是工作面周围的岩体中积聚的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，而导致岩石爆裂并弹射出来的现象。而影响岩爆发生的因素众多，目前对岩爆灾害的预警难以满足工程实践的需求。

技术内容

本技术的目的在于克服目前对岩爆灾害的预警难以满足工程实践需求的问题，提供了一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其在岩爆发生前，能对岩体产生的响声、位移，以及岩体应力发生的改变进行监测，以自动识别岩体变化，达到岩爆预警更加准确的目的，弥补岩爆预警的缺陷。本技术还提供了上述一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置的预警方法。

本技术的目的主要通过以下技术方案实现：一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，包括微型摄像机、声波接收器、扬声器、压力传感器、位移计、数据采集仪、电源及报警器，所述声波接收器与扬声器连接，压力传感器和位移计均与数据采集仪输入端连接，微型摄像机、声波接收器、数据采集仪输出端、电源及报警器均与数据处理系统连接；

微型摄像机，用于采集待监测预警区域岩体的图像并进行实时监测；

声波接收器，用于接收待监测预警区域声信号并转化为电信号；

扬声器，用于将接收到的声波接收器的电信号转化为声信号；

压力传感器，用于采集待监测预警区域岩体的压力变化；

位移计，用于监测待监测预警区域岩体产生的位移变化；