礦山地壓監(jiān)測方案介紹

1、礦山地壓監(jiān)測方案介紹V1.0XX技術(shù)有限公司公司簡介XX技術(shù)有限公司，簡稱“南方高鐵”，隸屬于南方測繪集團。公司成立于2006年，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體，致力于高速鐵路精密測量技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化。公司同時建立企業(yè)級的南方特種精密測量研究院，以雄厚的軟硬件自主研發(fā)實力，提供創(chuàng)新源動力。依托集團總公司二十多年的軟硬件配套基礎(chǔ)，南方高鐵在國內(nèi)最先獨立研發(fā)出一二三型板式、雙塊式無砟軌道精調(diào)設(shè)備，先后獲得四川省科學(xué)技術(shù)獎勵一等獎、中國鐵路工程總公司科學(xué)技術(shù)獎特等獎，并研發(fā)出國內(nèi)精度最高的軌道測量儀南方高鐵幾何狀態(tài)檢測儀（軌檢小車）等，產(chǎn)品應(yīng)用線路遍布全國各條專線，受到普遍贊譽。公司業(yè)務(wù)主要涉及：CP加

2、密及復(fù)測、CP測量、CP(GRP)測量、軌道板模具及成品板檢測、軌道板精調(diào)、道岔精調(diào)、長軌精調(diào)、平順性檢測等，專業(yè)提供高鐵、地鐵、隧道、大壩、邊坡等結(jié)構(gòu)形變精密測量項目實施，并為礦山、港口、管道等方面提供特種精密測量解決方案。 公司擁有廣州、常州、沈陽、北京、成都、西安、武漢七個基地，服務(wù)面涵蓋東北、華北、華中、華南、華東、西南、西北各個高鐵建設(shè)區(qū)域，形成國內(nèi)服務(wù)面最廣、業(yè)務(wù)領(lǐng)域最多的高鐵精密測量技術(shù)公司，及時高效地提供專業(yè)服務(wù)。一、系統(tǒng)概述礦山開采過程中，由于礦山巖體的彈性變化會產(chǎn)生“地壓”，地壓的不斷變化會產(chǎn)生巖體移動，當(dāng)巖體隨著應(yīng)力變化涌動時就變成了“動力災(zāi)害”，發(fā)生動力災(zāi)害產(chǎn)生的沖擊波

3、和沖擊地壓等，會造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失，動力災(zāi)害已經(jīng)成為引發(fā)礦山重大災(zāi)難的主要因素之一。為此國家安全監(jiān)管總局2017年印發(fā)了關(guān)于開展非煤礦山安全生產(chǎn)專項整治工作的通知（安監(jiān)總管一201728號）中要求“開采深度800米及以上的地下礦山必須安裝在線地壓監(jiān)測系統(tǒng)”。2018年國家煤礦安全監(jiān)察局印發(fā)了“防治煤礦沖擊地壓細(xì)則，礦山地壓監(jiān)測已經(jīng)成為礦山生產(chǎn)和工程項目建設(shè)必須完成的任務(wù)。礦山地壓依據(jù)監(jiān)測性質(zhì)不同分為應(yīng)力監(jiān)測、位移監(jiān)測和微震監(jiān)測，位移監(jiān)測又分為礦山采空區(qū)穩(wěn)定性和煤礦頂板離層監(jiān)測；依據(jù)監(jiān)測傳感器不同分為電子傳感器監(jiān)測和光纖傳感器監(jiān)測；依據(jù)災(zāi)害形成的不同可分為沖擊地壓監(jiān)測、注漿帷幕安全可靠

4、性監(jiān)測、采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測和生產(chǎn)采場安全可靠性監(jiān)測。實現(xiàn)地下礦坑實時監(jiān)測管理，以減輕相關(guān)人員的工作量，也便于管理部門隨時查閱了解相關(guān)礦山開挖的實時現(xiàn)場情況，并對監(jiān)測工程的異常信息進行預(yù)警報警，使相關(guān)人員及時進行相應(yīng)的管理操作，以期減少工程事故的發(fā)生。本系統(tǒng)在光纖傳感網(wǎng)絡(luò)與動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)是在巖體位移監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、測量技術(shù)、計算機技術(shù)、采礦技術(shù)、光纖傳感監(jiān)測技術(shù)，建立光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。利用預(yù)警算法建立計算機模型，通過對云平臺數(shù)據(jù)庫監(jiān)測數(shù)據(jù)的運算分析，實現(xiàn)巖體應(yīng)力、位移和微震監(jiān)測預(yù)警，為有針對性采取措施提供依據(jù)，避免和預(yù)防地壓特別是沖擊地壓造成災(zāi)難事故。二、系統(tǒng)

5、構(gòu)架及軟硬件本系統(tǒng)主要由動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，平臺網(wǎng)頁端主要的功能是依據(jù)用戶角色及權(quán)限的不同而對應(yīng)不同的功能，其功能包含：布局監(jiān)控、選擇監(jiān)控；異常查詢、實時發(fā)現(xiàn)傳感器和工控機實時狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時瀏覽查看及下載功能；報警數(shù)據(jù)的預(yù)警及報警處理功能；監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能等。數(shù)據(jù)采集軟件的功能是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)暫存和數(shù)據(jù)上傳。硬件采集系統(tǒng)：采用微震傳感器、位移傳感器和應(yīng)力傳感器對巖石移動做實時監(jiān)測，通過傳感器實時采集現(xiàn)場應(yīng)力波、位移、壓力、等各安全影響參數(shù)，經(jīng)軟件的自動分析運算，如果發(fā)生數(shù)據(jù)異常將大致估算震動傳到地表時間，通過遠(yuǎn)程的客戶端信息遞送，引導(dǎo)現(xiàn)場人員進行疏散和撤離，

6、實現(xiàn)“實時監(jiān)測，超限預(yù)警，危險報警，預(yù)防事故，減少損失”的功能。微震傳感器微震技術(shù)是一種地球物理學(xué)方法，是對巖體在變形破壞過程中所產(chǎn)生的微裂進行定時、定位的一種監(jiān)測技術(shù)。任何形式的工程災(zāi)害在災(zāi)變前都會引起巖土不同程度的破裂，破裂將產(chǎn)生震動，稱之為微震。微震監(jiān)測技術(shù)主要用于沖擊地壓監(jiān)測、注漿帷幕可靠性監(jiān)測、采空區(qū)穩(wěn)定性和采場安全可靠性監(jiān)測。微震傳感器接收巖石微破裂產(chǎn)生的彈性波，將其轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，通過反演算方法確定巖石微破裂事件產(chǎn)生的時間、位置和性質(zhì)。光纖微震監(jiān)測系統(tǒng)主要由光纖微震傳感器、光纖光柵解調(diào)儀、工控機、傳輸光纜及監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺等組成。位移傳感器位移監(jiān)測分

7、為采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測和煤礦采煤面頂板離層監(jiān)測兩種。（1）采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測光纖位采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測是通過巖體變化速度計算波及地面時段，實現(xiàn)預(yù)告和預(yù)警的手段和方法，在地表以下分別布置深測點和淺測點，根據(jù)兩個測點的巖體變化速度計算波及地面時段，為及時采取應(yīng)對措施、避免災(zāi)害事故發(fā)生提供依據(jù)。預(yù)警告警由原來的閾值法改變?yōu)殚撝岛瓦\算結(jié)合的方法，采用云計算動態(tài)預(yù)警目標(biāo)。位移監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、工控機、解調(diào)儀、云平臺等設(shè)備和軟件組成。測點傳感器布置在不同深度巖層，獲取巖體移動信息，光纜傳輸傳感器監(jiān)測信號并接入解調(diào)儀，解調(diào)儀對監(jiān)測數(shù)據(jù)實時將光信號解調(diào)為數(shù)字信號，現(xiàn)場軟件對監(jiān)測信息進行暫存并將數(shù)據(jù)推送到動力災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)

8、分析平臺（云平臺）數(shù)據(jù)庫，云平臺對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、運算、分析，得出運算結(jié)果，并將運算結(jié)果推送給用戶，無需人員值守。（2）煤礦采煤面頂板離層監(jiān)測采煤面頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)通過光纖傳感器對采煤面頂板離層情況實時在線監(jiān)測和分析，從多方面監(jiān)測煤礦生產(chǎn)情況，并進行異常狀態(tài)預(yù)警，從而為煤礦安全生產(chǎn)、井下工作人員和設(shè)備的安全提供有力保障，全面提高礦井的管理水平。系統(tǒng)可融入煤礦現(xiàn)有的綜合自動化及規(guī)劃實施中的數(shù)字化礦山信息平臺和防災(zāi)指揮決策系統(tǒng)。采用的通用軟件開發(fā)方式、編程語言、標(biāo)準(zhǔn)的接口技術(shù)，為用戶提供運行穩(wěn)定、操作方便、界面友好的應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件具有較高的開放性，較強的組態(tài)性。系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主機和軟件、

9、通訊光纜、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源箱、礦用光纖光柵解調(diào)儀監(jiān)控基站、頂板離層傳感器等組成。工控機安裝在井上監(jiān)控室內(nèi)，通過網(wǎng)線與機房環(huán)網(wǎng)交換機相連；井下礦用本安型光纖光柵解調(diào)儀安裝在裝有環(huán)網(wǎng)交換機的位置，并接有專用電源。井上工控機安裝在井上監(jiān)控室內(nèi)，通過網(wǎng)線與機房環(huán)網(wǎng)交換機相連。井下礦用本安型光纖光柵解調(diào)儀安裝在裝有環(huán)網(wǎng)交換機的位置，并接有專用電源。當(dāng)頂板產(chǎn)生位移時，引起傳感器內(nèi)部光柵波長變化，通過解調(diào)分析光柵波長的變化情況可以得到頂板位移。壓力傳感器礦體沒有開采之前，巖體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)V體開采后，形成了地下空間，破壞了巖體的原始應(yīng)力，引起巖體應(yīng)力重新分布，并一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止。在

10、應(yīng)力重新分布過程中使圍巖產(chǎn)生變形、移動、破壞，從而對工作面、巷道、礦柱及圍巖產(chǎn)生破壞。應(yīng)力傳感器的作用是觀察礦柱應(yīng)力動態(tài)變化，若出現(xiàn)礦柱應(yīng)力集中，監(jiān)測數(shù)值變化超過預(yù)警值，及時報警，提醒人員及時撤離。應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)主要由顯示模塊、傳感器、工控機、傳輸光纜及監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺等組成。動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析云平臺是巖體位移監(jiān)測預(yù)警技術(shù)和動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)相結(jié)合而研發(fā)的光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，主要功能是數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、運行計算、態(tài)勢分析、適時預(yù)警、結(jié)果推送、圖表打印等三、系統(tǒng)特點平臺特點權(quán)限管理本平臺實現(xiàn)對各工程布局和設(shè)備管理，包括工程列表、設(shè)備狀態(tài)列表、設(shè)備統(tǒng)計等。針對不同層級人員可以

11、在平臺查看不同權(quán)限信息，進行不同操作。數(shù)據(jù)管理本平臺實現(xiàn)對各監(jiān)測工程數(shù)據(jù)查看管理的功能，即對施工現(xiàn)場的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行接收，提供在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的查看，為監(jiān)測預(yù)警提供數(shù)據(jù)依據(jù)。警情管理本平臺實現(xiàn)對監(jiān)測工程的警情管理功能，為監(jiān)測項設(shè)置符合建設(shè)工程安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)警報警設(shè)置以及風(fēng)險判別算法，對超過預(yù)設(shè)閾值的異常信息進行判別，得到該報警是否是有效報警，值班人員與管理人員隨時隨地和及時獲取信息方便應(yīng)急處置。三維顯示本平臺集二維礦圖和三維礦圖顯示，集成全國“天地圖”服務(wù)，實現(xiàn)按照傳感器行業(yè)、類型、歸屬單位的自由組合篩選，在地圖上同步顯示對應(yīng)位置、實時狀態(tài)（預(yù)警、告警、離線）系統(tǒng)開放性高本平臺信息共享和系統(tǒng)開

12、放，可針對不同項目，自主選擇接入傳感器類型，滿足開放性標(biāo)準(zhǔn)的要求，方便系統(tǒng)功能的添加、刪除、維護、修改、擴展。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特點光纖傳感器本系統(tǒng)采用光纖傳感器，不受電磁、雷電、溫度、濕度干擾，屬本質(zhì)安全型，遠(yuǎn)距離傳輸信號不衰減，室內(nèi)、室外均可應(yīng)用，使用周期與信號穩(wěn)定性都優(yōu)于電子傳感器便捷裝卸各監(jiān)測元件均根據(jù)工程實際需求特制安裝扣件，安裝、拆卸，方便快捷。高頻采集連續(xù)24小時不間斷記錄巖體變化情況，實時了解巖體位移趨勢；數(shù)據(jù)集成工控機具有防水、防塵、防震，堅固耐用，內(nèi)置智能監(jiān)測軟件，集成數(shù)據(jù)接收、分析及智能預(yù)警功能。實時預(yù)警監(jiān)測數(shù)據(jù)智能預(yù)警與現(xiàn)場報警器連接，在監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，監(jiān)測主機及現(xiàn)場報警裝置

13、同步啟動預(yù)警信號。重復(fù)使用監(jiān)測元件及主機適用于工程現(xiàn)場環(huán)境，便于維護保養(yǎng)，均可回收重復(fù)利用。四、動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺平臺主要包含首界面、布局監(jiān)控、選擇監(jiān)控、異常告警、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、設(shè)備管理七大模塊，七大模塊下還有相關(guān)的具體功能模塊。首界面動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的首界面實現(xiàn)按照傳感器行業(yè)、類型、歸屬單位的自由組合篩選；在地圖上同步顯示對應(yīng)位置、實時狀態(tài)（預(yù)警、告警、離線）；關(guān)聯(lián)傳感器信息；實時展示傳感器的預(yù)警、告警和離線狀態(tài)及數(shù)量統(tǒng)計；關(guān)聯(lián)定位預(yù)警、告警傳感器信息。布局監(jiān)控動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的布局監(jiān)控界面實現(xiàn)基于監(jiān)控單元的“一張圖”；實現(xiàn)傳感器預(yù)警、告警、離線等狀態(tài)的實時監(jiān)控顯

14、示；實現(xiàn)傳感器關(guān)聯(lián)信息的查看。選擇監(jiān)控動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的選擇監(jiān)控界面實現(xiàn)關(guān)注某一傳感器最近 4小時實時狀態(tài)數(shù)據(jù)、預(yù)警閾值、告警閾值的可視化動態(tài)對比展示。異常告警動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的異常告警界面實現(xiàn)實時查看項目工控機和傳感器的離線時間和離線時長。數(shù)據(jù)查詢動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的數(shù)據(jù)查詢界面實現(xiàn)根據(jù)選擇項目、傳感器名稱和數(shù)據(jù)起止日期，可查看此期間所有數(shù)據(jù)并導(dǎo)出為EXCEL報表。統(tǒng)計分析動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的統(tǒng)計分析界面實現(xiàn)日、月、年傳感器數(shù)據(jù)報表，及傳感器設(shè)備不同組合條件的統(tǒng)計，以及Excel導(dǎo)出。設(shè)備管理動力災(zāi)害監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)備管理界面實現(xiàn)對傳感器設(shè)備、工控機、位移傳感器組、報警聯(lián)系人關(guān)聯(lián)等4類數(shù)據(jù)的查詢、增、刪、改、導(dǎo)出操作。五、實施方案南方高鐵監(jiān)測事業(yè)部將全程負(fù)責(zé)針對甲方的技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)。培訓(xùn)工作采