地音儀是為查明礦山開採中不斷出現的地壓活動現象而提供的一種測量裝置。
測量對象是採空區地層壓力改變所產生的微弱地音（岩石破裂聲）。
將此地音經過放大，加以記錄、整理,統計地音的次數和強度變化，作出短期和長期地壓活動預報。為礦山的生產管理和礦山的設備及人身安全提供可靠的依據。
基本介紹
- 中文名：地音儀
- 外文名：geophone
- 主要功能：監測硬岩穩定性
- 原理：聲學原理
術語簡介,分析參量,主要原理,監測目的,監測系統,系統功能,系統構成,
術語簡介
地音儀為一種監測預警儀器，確保地下工程及礦井生產安全。
對於硬岩穩定性監測工作，國內外研究成果表明，採用聲發射與微震監測技術是行之有效的。岩體聲發射與微震監測技術是利用岩體受力變形和破壞後本身發射出的聲波和微震來進行工程岩體穩定性的技術方法，能適應硬岩破壞機理並可對岩體破壞前的一些前兆進行監測進而做出相應的分析以判斷岩體穩定性。聲發射與微震現象是二十世紀三十年代末由美國L﹒阿伯特及W﹒L﹒杜瓦爾發現的。
地音儀
地音儀儘管這一監測技術套用於礦山岩體穩定性監測只有三十年的歷史，但世界各國對這一技術重要性的認識越來越深刻，目前，各國逐漸把這一技術作為一種監測預警手段，確保地下工程及礦井生產安全。
大量研究資料表明，岩石工程結構在破壞之前，必然持續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，隨著結構臨近失穩而變化，每一個聲發射與微震都包含著岩體內部狀態變化的豐富信息，對接收到的信號進行處理、分析，可作為評價岩體穩定性的依據，因此，可以利用岩體聲發射與微震的這一特點對岩體的穩定性進行監測從而預測岩體塌方、冒頂、片幫、滑坡和岩爆等地壓現象。
室內研究資料表明，當對岩石試件增加負荷時，可觀測到試件在破壞前的聲發射與微震次數急劇地增加，幾乎所有的岩石當負荷加到破壞強度的60%時，就會發生聲發射與微震現象，其中有的岩石即使加到破壞強度的20%，也可發生這種現象。
分析參量
1．事件率（頻度）：單位時間內發生的聲發射與微震次數，單位為次/min，是用聲發射與微震評價岩體狀態時最常用的參數。
2．振幅：聲發射與微震波形的峰值振幅，根據設定的閾值可將一個事件劃分為小事件和大事件。
3．能率：單位時間內聲發射與微震能量之和。
4．事件變化率和能率變化：單位時間內聲發射與微震事件率和能率的變化。
5．頻率分布。
主要原理
聲發射與微震信號的特徵決定於震源性質、所經岩體性質及監測點到震源的距離等。基本參數與岩體的穩定狀態密切相關，基本上反映了岩體的破壞現狀。事件率和頻率等的變化反映岩體變形和破壞過程；振幅分布與能率大小，則主要反映岩體變形和破壞範圍；事件變化率和能率變化，反映了岩體狀態的變化速度。岩體處於穩定狀態時，事件率等參數很低，且變化不大，一旦受外界干擾，岩體開始發生破壞，微震活動隨之增加，事件率等參數也相應升高，發生衝擊地壓之前，微震活動增加得更為明顯，而在臨近發生衝擊地壓時，微震活動頻數反而減小。岩體內部應力重新趨於平衡狀態時，其數值又隨之降低。（此為岩體破壞規律）
若在監測體周圍以一定的網布置一定數量的感測器組成感測器陣列，當監測體內出現聲發射與微震時，感測器即可將其拾取並將這種震動的物理量轉換為電壓量或電荷量,通過多點同步採集測定各感測器接收到該信號的時刻，連同各感測器坐標及所測波速代入方程組求解即可確定聲發射與微震源的時空參數，達到定位之目的。
因岩體聲發射與微震信號及其參數變化出現在岩體破壞之前，故實施岩體聲發射與微震監測可對地壓災害進行預測、預報，從而根據分析結果，及時採取有效措施以儘可能避免重大事故的發生。
岩體聲發射監測定位系統不僅可用於地下岩體工程的穩定性監測，也可用於露天邊坡的穩定性監測；不僅能用於礦山，也可用於水電、鐵路、橋樑等領域。
監測目的
由應力測定表明：在侵蝕墓準面以上的構造應力大部分已得到釋放，原岩應力以岩體自重為主。而中深部還有較大的水平構造應力存在。
嚴重的使大面積岩體滑動和倒塌，形成大小不等的地壓活動。這些活動，輕則影響生產正常進行，重則造成危及礦山設備安全和採礦人員人身安全的大事
地音儀
地音儀本系統的試驗、套用有著先進的理論基礎，力求根據實測的聲發射與微震事件率和事件變化率，通過國內外實際監測取得的經驗和摸索的岩體破壞規律來分析和判斷監測點周圍岩體的穩定性，以期對大範圍的岩體破壞作出預測，從而避免或減少重大岩體災害的發生。
監測系統
系統功能
為了簡化測試線路並滿足多通道測試需要，系統採用多機遠程通信方式。主機包括主控儀和專用微機，放置於地表辦公室。在主機控制下，井下各通道監測儀器可完成參數設定、波形存儲、事件計數和數據通信等主要功能；主控儀還有定時自動開、關機和數據越限聲、光報警功能；專用微機具有參數設定、數據通信、數據處理、定位分析與計算、波形和參數顯示、越限通道閃爍指示報警功能；測試儀器具有一定的信號識別能力，能剔除部分非聲發射與微震信號；主機從監測儀器頻繁取得數據，確保監測結果的實時性。
採用遠程通信方式，免去現場取數，極大地方便測試人員。遠程通信方式為RS-485串列通信，傳輸距離可達1.2km，當傳輸距離更大時，套用中繼器。
系統構成
系統組成方式是：在選定地點安裝感測器，每個感測器配一台監測儀器，各儀器之間通過通信線相連通往主控儀和專用微機。
