CN114483190A - 一种金属矿井地质灾害监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属矿井地质灾害监测系统，包括监测终端和多个传感器；传感器嵌埋于矿井内壁，传感器与监测终端之间建立有通信连接，传感器采集围岩内的震动波信号；监测终端布置于矿井外部，监测终端包括存储器、处理器和显示器，存储器内存储有ID标号，ID标号与传感器对应，ID标号包括相应传感器的编号信息和相应传感器在矿井内的安装位置信息，处理器接收震动波信号，并将其与ID标号封装为震动信息帧，再根据该震动信息帧绘制成震动波形图并通过显示器展示。采用本发明的技术方案，使用户直观掌握围岩内部各种应力波的形态，并通过数据分析，正确研判围岩内应力波的发展趋势，对相应位置采取防护措施，降低矿井开采风险。
Description
技术领域
本发明属于矿井监测技术领域，尤其是一种金属矿井地质灾害监测系统。
背景技术
岩体受到外界的扰动应力后，其内部会产生局部弹塑性能集中现象，当能量积聚到某一临界值后，就会引起岩体微裂隙的产生与扩展，微裂隙的产生与扩展伴随着弹性波或应力波的释放并在周围岩体中快速传播，这种弹性波能被在监测区域布置地下探测端采集，通过反演方法得到岩体破裂发生的时刻、位置和性质，通过分析这些信号来对监测对象的破坏状况、安全状况等进行评价，从而为预报和控制地质灾害提供依据。随着矿井开采深度的不断增加，矿井巷道或工作面周围岩体由于地质问题或开采过程中不断积累应力，造成巷道变形，围岩损伤，当应力积累到某个阈值时，岩体会在应力的作用下产生形变，这种形变会在瞬间释放出巨大的能量，每年都会导致严重的人员伤亡和设备损坏。地质灾害产生时间、地点和形势复杂多样，且具有很大的随机性，通过对动力灾害的实时监测和预警，能够实时在线获取围岩内部的受力破坏情况，在时间、空间、强度角度监测围岩失稳情况，以此减少井下人员伤亡、设备损坏和经济损失，以确保巷道的长期稳定，最终达到安全生产的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属矿井地质灾害监测系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供一种金属矿井地质灾害监测系统，包括监测终端和多个传感器；
传感器：所述传感器的一端嵌埋于矿井内壁上，所述传感器的另一端倾斜向上延伸，每个传感器与所述监测终端之间分别建立有通信连接，所述传感器用于采集其安装位置周边围岩内的震动波信号，并将该震动波信号转发至所述监测终端；
监测终端：所述监测终端布置于矿井外部，所述监测终端包括存储器、处理器和显示器，所述存储器内存储有ID标号，每个ID标号与每个传感器一一对应，每个ID标号均包括相应传感器的编号信息和相应传感器在所述矿井内的安装位置信息，所述处理器用于接收来自于所述传感器的震动波信号，并将该震动波信号与相应的ID标号封装为震动信息帧，再根据该震动信息帧绘制成相应的震动波形图并通过所述显示器展示。
所述传感器长度方向相对于矿井内壁之间的倾角为10°-20°。
所述传感器嵌埋于矿井内壁上的深度不小于3m。
所述传感器嵌埋于矿井内壁上的位置与矿井底板之间的相对高度大于1.5m。
所述传感器与监测终端之间连接有通信电缆。
所述所述传感器连接着通信电缆容纳于护筒内，所述护筒嵌埋于矿井内壁里。所述传感器及线缆穿过护筒一端，固定于钢管顶部，所述护筒顶端采用纸杯封住。
所述纸杯内还填充有胶凝树脂。
所述护筒底部与矿井内壁之间还填充有隔音棉。
所述监测终端还包括蜂鸣器，所述存储器内还存储有用户预设的波幅阈值，所述处理器还用于将所述震动波信号与该波幅阈值进行比较，当震动波信号相应的幅度信息大于该波幅阈值时，通过蜂鸣器发出警告声。
所述监测终端为计算机，所述处理器包括Synapse地表监控服务器软件和Trace微震数据分析软件。
本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过传感器实时监测获取围岩内各种震动波，将采集的震动波传送至监测终端，通过监测终端内安装的相应数据分析软件对数据进行分析，并绘制出相应的波形图，从而使用户直观掌握围岩内部各种应力波的形态，并通过数据分析，正确研判围岩内部各种应力波的发展趋势，从而对安装有传感器的监测位置点采取相应防护措施，避免人员伤亡，减少财产损失，降低矿井开采风险，一旦某个监测位置出现风险时，值守在监测终端的用户能够通过与传感器安装位置对应的ID标号迅速察觉危险地段，及时组织救援力量，另外，传感器安装结构通过设置钢管保护，防止传感器被碰伤，保证了矿井内各个监测位置处的传感器正常运行采集相应数据，通过设置隔音棉，减少了围岩内其他杂音信号的干扰，纸杯和胶凝树脂是矿井内常见的物体，矿井内人员可通过使用纸杯和胶凝树脂使传感器安装结构保持稳固，并且该安装结构简单，安装方便，降低了成本。
附图说明
图1是本发明传感器的安装结构示意图。
图中：1-传感器，2-通信电缆，3-护筒，4-纸杯，5-胶凝树脂，6-隔音棉。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明提供一种金属矿井地质灾害监测系统，包括监测终端和多个传感器1；
传感器1：传感器1的一端嵌埋于矿井内壁上，传感器1的另一端倾斜向上延伸，每个传感器1与监测终端之间分别建立有通信连接，传感器1用于采集其安装位置周边围岩内的震动波信号，并将该震动波信号转发至监测终端；
监测终端：监测终端布置于矿井外部，监测终端包括存储器、处理器和显示器，存储器内存储有ID标号，每个ID标号与每个传感器1一一对应，每个ID标号均包括相应传感器1的编号信息和相应传感器1在矿井内的安装位置信息，处理器用于接收来自于传感器1的震动波信号，并将该震动波信号与相应的ID标号封装为震动信息帧，再根据该震动信息帧绘制成相应的震动波形图并通过显示器展示。
进一步地，传感器1长度方向相对于矿井内壁之间的倾角为10°-20°。传感器1嵌埋于矿井内壁上的深度不小于3m。优选传感器1设置为至少6个，传感器1嵌埋于矿井内壁上的位置与矿井底板之间的相对高度大于1.5m。以避免过往车辆碰伤传感器安装结构，传感器1与监测终端之间连接有通信电缆。
此外，传感器1连接着光纤2容纳于护筒3内，护筒3一端嵌埋于矿井内壁上，护筒3另一端采用纸杯4封盖。纸杯4内还填充有胶凝树脂5。护筒3的材质为钢。护筒3内还填充有隔音棉6，隔音棉6加塞于传感器1与矿井内壁之间。采用本发明的技术方案，传感器安装结构通过设置护筒保护，防止传感器被碰伤，保证了矿井内各个监测位置处的传感器正常运行采集相应数据，通过设置隔音棉，减少了围岩内其他杂音信号的干扰，纸杯和胶凝树脂是矿井内常见的物体，矿井内人员可通过使用纸杯和胶凝树脂使传感器安装结构保持稳固，并且该安装结构简单，安装方便，降低了成本。
另外，监测终端还包括蜂鸣器，存储器内还存储有用户预设的波幅阈值，处理器还用于将震动波信号与该波幅阈值进行比较，当震动波信号相应的幅度信息大于该波幅阈值时，通过蜂鸣器发出警告声。优选监测终端为计算机，处理器包括Synapse地表监控服务器软件和Trace微震数据分析软件。
采用本发明的技术方案，通过传感器实时监测获取围岩内各种震动波，将采集的震动波传送至监测终端，通过监测终端内安装的相应数据分析软件对数据进行分析，并绘制出相应的波形图，从而使用户直观掌握围岩内部各种应力波的形态，并通过数据分析，正确研判围岩内部各种应力波的发展趋势，从而对安装有传感器的监测位置点采取相应防护措施，避免人员伤亡，减少财产损失，降低矿井开采风险，一旦某个监测位置出现风险时，值守在监测终端的用户能够通过与传感器安装位置对应的ID标号迅速察觉危险地段，及时组织救援力量，另外，传感器安装结构通过设置护筒保护，防止传感器被碰伤，保证了矿井内各个监测位置处的传感器正常运行采集相应数据，通过设置隔音棉，减少了围岩内其他杂音信号的干扰，纸杯和胶凝树脂是矿井内常见的物体，矿井内人员可通过使用纸杯和胶凝树脂使传感器安装结构保持稳固，并且该安装结构简单，安装方便，降低了成本。
Claims (10)
1.一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：包括监测终端和多个传感器(1)；
传感器(1)：所述传感器(1)的一端嵌埋于矿井内壁倾斜向上延伸，每个传感器(1)与所述监测终端之间分别建立有通信连接，所述传感器(1)用于采集其安装位置周边围岩内的震动波信号，并将该震动波信号转发至所述监测终端；
监测终端：所述监测终端布置于矿井外部，所述监测终端包括存储器、处理器和显示器，所述存储器内存储有ID标号，每个ID标号与每个传感器(1)一一对应，每个ID标号均包括相应传感器(1)的编号信息和相应传感器(1)在所述矿井内的安装位置信息，所述处理器用于接收来自于所述传感器(1)的震动波信号，并将该震动波信号与相应的ID标号封装为震动信息帧，再根据该震动信息帧绘制成相应的震动波形图并通过所述显示器展示。
2.如权利要求1所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述传感器(1)长度方向相对于矿井内壁之间的倾角为10°-20°。
3.如权利要求2所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述传感器(1)嵌埋于矿井内壁上的深度不小于3m。
4.如权利要求3所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述传感器(1)嵌埋于矿井内壁上的位置与矿井底板之间的相对高度大于1.5m。
5.如权利要求1所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述传感器(1)与监测终端之间连接有通信电缆。
6.如权利要求1所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述传感器(1)连接着通信电缆(2)还容纳于护筒(3)内，所述护筒(3)一端嵌埋于矿井内壁上，所述护筒(3)顶端采用纸杯(4)封盖。
7.如权利要求6所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述纸杯(3)内还填充有胶凝树脂(6)。
8.如权利要求6所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述护筒(2)与矿井内壁之间内还填充有隔音棉(7)。
9.如权利要求1所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述监测终端还包括蜂鸣器，所述存储器内还存储有用户预设的波幅阈值，所述处理器还用于将所述震动波信号与该波幅阈值进行比较，当震动波信号相应的幅度信息大于该波幅阈值时，通过蜂鸣器发出警告声。
10.如权利要求1所述的一种金属矿井地质灾害监测系统，其特征在于：所述监测终端为计算机，所述处理器包括Synapse地表监控服务器软件和Trace微震数据分析软件。
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