矿山地压监测方案介绍

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1、矿山地压监测方案介绍公司简介广州南方高速铁路测量技术有限公司，简称“南方高铁”，隶属于南方测 绘集团。公司成立于2006 年，集研发、生产、销售于一体，致力于高速铁路 精密测量技术和设备的国产化。公司同时建立企业级的南方特种精密测量研 究院，以雄厚的软硬件自主研发实力，提供创新源动力。依托集团总公司二十多年的软硬件配套基础，南方高铁在国内最先独立 研发出一二三型板式、双块式无砟轨道精调设备，先后获得四川省科学技术 奖励一等奖、中国铁路工程总公司科学技术奖特等奖，并研发出国内精度最 高的轨道测量仪南方高铁几何状态检测仪(轨检小车)等，产品应用线 路遍布全国各条专线，受到普遍赞誉。公司业务主要涉及

2、：CPII加密及复测、CPIII测量、CPW(GRP)测量、轨道 板模具及成品板检测、轨道板精调、道岔精调、长轨精调、平顺性检测等， 专业提供高铁、地铁、隧道、大坝、边坡等结构形变精密测量项目实施，并 为矿山、港口、管道等方面提供特种精密测量解决方案。公司拥有广州、常州、沈阳、北京、成都、西安、武汉七个基地，服务 面涵盖东北、华北、华中、华南、华东、西南、西北各个高铁建设区域，形 成国内服务面最广、业务领域最多的高铁精密测量技术公司，及时高效地提 供专业服务。一、系统概述矿山开采过程中，由于矿山岩体的弹性变化会产生“地压”，地压的不断 变化会产生岩体移动，当岩体随着应力变化涌动时就变成了“动力

3、灾害”，发 生动力灾害产生的冲击波和冲击地压等，会造成人员伤亡和巨大的经济损失 动力灾害已经成为引发矿山重大灾难的主要因素之一。为此国家安全监管总 局 2017 年印发了关于开展非煤矿山安全生产专项整治工作的通知（安监 总管一201728 号）中要求“开采深度 800 米及以上的地下矿山必须安装 在线地压监测系统”。2018 年国家煤矿安全监察局印发了“防治煤矿冲击地 压细则，矿山地压监测已经成为矿山生产和工程项目建设必须完成的任务。矿山地压依据监测性质不同分为应力监测、位移监测和微震监测，位移 监测又分为矿山采空区稳定性和煤矿顶板离层监测；依据监测传感器不同分 为电子传感器监测和光纤传感器监

4、测；依据灾害形成的不同可分为冲击地压 监测、注浆帷幕安全可靠性监测、采空区稳定性监测和生产采场安全可靠性 监测。实现地下矿坑实时监测管理，以减轻相关人员的工作量，也便于管理 部门随时查阅了解相关矿山开挖的实时现场情况，并对监测工程的异常信息 进行预警报警，使相关人员及时进行相应的管理操作，以期减少工程事故的 发生。本系统在光纤传感网络与动力灾害监测预警技术是在岩体位移监测预 警技术的基础上，综合利用互联网技术、通信技术、测量技术、计算机技术、 采矿技术、光纤传感监测技术，建立光纤传感网络。利用预警算法建立计算 机模型，通过对云平台数据库监测数据的运算分析，实现岩体应力、位移和 微震监测预警，为

5、有针对性采取措施提供依据，避免和预防地压特别是冲击 地压造成灾难事故。二、系统构架及软硬件本系统主要由动力灾害监控数据分析平台、数据采集系统组成，平台网 页端主要的功能是依据用户角色及权限的不同而对应不同的功能，其功能包含：布局监控、选择监控；异常查询、实时发现传感器和工控机实时状态， 监测数据的及时浏览查看及下载功能；报警数据的预警及报警处理功能；监测数据的统计分析功能等。数据采集软件的功能是数据采集、数据暂存和数据上传。视堀采桑联羽村存，致粗上傅刼也僧佣、致捧鱼询、运疔计薛、忠舛 S?新、适日J枝辔，张果踊运，羽康ME卩玫船上传硬警报幻薜递现场监测系统5)的黑MH3feJ3 酣|倉；快XH

6、RCEK数据服务平台(D阿翎比解楓姐钟功宴監环1!埶扼凝餡功力叢害魏冉监控分椀平會JH址養測抵搅黑垛gm*便*Sf硬件采集系统：采用微震传感器、位移传感器和应力传感器对岩石移动做实时监测，通 过传感器实时采集现场应力波、位移、压力、等各安全影响参数，经软件的 自动分析运算，如果发生数据异常将大致估算震动传到地表时间，通过远程 的客户端信息递送，引导现场人员进行疏散和撤离，实现“实时监测，超限 预警，危险报警，预防事故，减少损失”的功能。微震传感器微震技术是一种地球物理学方法，是对岩体在变形破坏过程中所产生的 微裂进行定时、定位的一种监测技术。任何形式的工程灾害在灾变前都会引 起岩土不同程度的破

7、裂，破裂将产生震动，称之为微震。微震监测技术主要 用于冲击地压监测、注浆帷幕可靠性监测、采空区稳定性和采场安全可靠性 监测。微震传感器接收岩石微破裂产生的弹性波，将其转换为电信号，并经数 据采集系统转换为数据信号，通过反演算方法确定岩石微破裂事件产生的时 间、位置和性质。光纤微震监测系统主要由光纤微震传感器、光纤光栅解调仪、工控机、 传输光缆及监控数据分析平台等组成。井F地面2護液iM Hr ni 1 -F X-J死纤敌炭传惑團位移传感器位移监测分为采空区稳定性监测和煤矿采煤面顶板离层监测两种。（1）采空区稳定性监测光纤位采空区稳定性监测是通过岩体变化速度计算波及地面时段，实现 预告和预警的手

8、段和方法，在地表以下分别布置深测点和浅测点，根据两个 测点的岩体变化速度计算波及地面时段，为及时采取应对措施、避免灾害事 故发生提供依据。预警告警由原来的阈值法改变为阈值和运算结合的方法， 采用云计算动态预警目标。位移监测系统由传感器、工控机、解调仪、云平台等设备和软件组成。 测点传感器布置在不同深度岩层，获取岩体移动信息，光缆传输传感器监测信号并接入解调仪，解调仪对监测数据实时将光信号解调为数字信号，现场 软件对监测信息进行暂存并将数据推送到动力灾害监测数据分析平台（云 平台）数据库，云平台对监测数据进行统计、运算、分析，得出运算结果，并将运算结果推送给用户，无需人员值守。IE 送_a_ J

9、?. 卄.曲朮土丰價 m 屁光軒*点检琳传埋雜症訓左工牲机政陷血它爭台曲腔册悟中心2）煤矿采煤面顶板离层监测采煤面顶板离层监测系统通过光纤传感器对采煤面顶板离层情况实时 在线监测和分析，从多方面监测煤矿生产情况，并进行异常状态预警，从而 为煤矿安全生产、井下工作人员和设备的安全提供有力保障，全面提高矿井 的管理水平。系统可融入煤矿现有的综合自动化及规划实施中的数字化矿山 信息平台和防灾指挥决策系统。采用的通用软件开发方式、编程语言、标准 的接口技术，为用户提供运行稳定、操作方便、界面友好的应用软件，应用 软件具有较高的开放性，较强的组态性。系统主要由地面监控主机和软件、通讯光缆、矿用隔爆兼本质

10、安全型电 源箱、矿用光纤光栅解调仪监控基站、顶板离层传感器等组成。工控机安装 在井上监控室内，通过网线与机房环网交换机相连；井下矿用本安型光纤光栅解调仪安装在装有环网交换机的位置，并接有专用电源。井上工控机安装 在井上监控室内，通过网线与机房环网交换机相连。井下矿用本安型光纤光 栅解调仪安装在装有环网交换机的位置，并接有专用电源。当顶板产生位移 时，引起传感器内部光栅波长变化，通过解调分析光栅波长的变化情况可以 得到顶板位移。井上St木安电那I光野顶板离层传感器T 361 r ZEI T :=3| T 361 託 T Stir 31： jiiipI i | iH17 N16 NJ5 Nld N

11、J3 N13 Mudoii就而 荊而 觎而 戟而 就而 戟而柚面$町战而 屈1J2截面 忖旳菴面 I柘観血 ;检而 宀N7截而回采工作面丄IM1截面aDD-r 面1;旳截IE压力传感器矿体没有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空 间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内 形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中使围岩产生变形、移动、破坏， 从而对工作面、巷道、矿柱及围岩产生破坏。应力传感器的作用是观察矿柱 应力动态变化，若出现矿柱应力集中，监测数值变化超过预警值，及时报警， 提醒人员及时撤离。应力监测系统主要由显示模块、传感器、工控机、传输光缆及监控数

12、据 分析平台等组成。本畫型擁迥Stq q q捲軒站孔脸力楓咸器光紆估；此砲力雄廠器馬歼钻孑L廉力饋感羞动力灾害监控数据分析平台动力灾害监控数据分析云平台是岩体位移监测预警技术和动力灾害监 测预警技术相结合而研发的光纤传感网络，主要功能是数据存储、数据查询 运行计算、态势分析、适时预警、结果推送、图表打印等三、系统特点平台特点权限管理本平台实现对各工程布局和设备管理，包括工程列表、设备状态列表、 设备统计等。针对不同层级人员可以在平台查看不同权限信息，进行不同操 作。 数据管理本平台实现对各监测工程数据查看管理的功能，即对施工现场的实时监 测数据进行接收，提供在线监测数据的查看，为监测预警提供数

13、据依据。 警情管理本平台实现对监测工程的警情管理功能，为监测项设置符合建设工程安 全技术标准的预警报警设置以及风险判别算法，对超过预设阈值的异常信息 进行判别，得到该报警是否是有效报警，值班人员与管理人员随时随地和及 时获取信息方便应急处置。 三维显示本平台集二维矿图和三维矿图显示，集成全国“天地图”服务，实现按照传感器行业、类型、归属单位的自由组合筛选，在地图上同步显示对应位 置、实时状态（预警、告警、离线）系统开放性高本平台信息共享和系统开放，可针对不同项目，自主选择接入传感器类 型，满足开放性标准的要求，方便系统功能的添加、删除、维护、修改、扩 展。数据采集系统特点 光纤传感器本系统采用

14、光纤传感器，不受电磁、雷电、温度、湿度干扰，属本质安 全型，远距离传输信号不衰减，室内、室外均可应用，使用周期与信号稳定 性都优于电子传感器 便捷装卸各监测元件均根据工程实际需求特制安装扣件，安装、拆卸，方便快捷。 高频采集连续 24 小时不间断记录岩体变化情况，实时了解岩体位移趋势； 数据集成工控机具有防水、防尘、防震，坚固耐用，内置智能监测软件，集成数 据接收、分析及智能预警功能。 实时预警监测数据智能预警与现场报警器连接，在监测数据异常时，监测主机及 现场报警装置同步启动预警信号。 重复使用监测元件及主机适用于工程现场环境，便于维护保养，均可回收重复利 用。四、动力灾害监控数据分析平台平

15、台主要包含首界面、布局监控、选择监控、异常告警、数据查询、统 计分析、设备管理七大模块，七大模块下还有相关的具体功能模块。首界面动力灾害监控数据分析平台的首界面实现按照传感器行业、类型、归属单位的自由组合筛选；在地图上同步显示对应位置、实时状态（预警、告警、 离线）；关联传感器信息；实时展示传感器的预警、告警和离线状态及数量统 计；关联定位预警、告警传感器信息。归属单位:第一单元（华玉旷）2019/4/1217:01:0Sl：0预幻限:5:20到融祇间您|：pfiz曲动力灾害监控数据分析平台的布局监控界面实现基于监控单元的“一张 图”；实现传感器预警、告警、离线等状态的实时监控显示；实现传感器

16、关联 信息的查看。 选择监控布局监控动力灾害监控数据分析平台的选择监控界面实现关注某一传感器最近4 小时实时状态数据、预警阈值、告警阈值的可视化动态对比展示。 W5 衲皿X阂绘1 KE昨篇一单元1 #鈕嗣近钊昭撰时超.值画他葩I :石&汪科*1“第二单元耐葛点碰呦爾题測洌亶异常告警3iHSi* SSftW动力灾害监控数据分析平台的异常告警界面实现实时查看项目工控机 和传感器的离线时间和离线时长。归盹n-K-Tlfi匹石如仑司Z01W12175:0.52不皿!K -=赵石r死個2ff19M/12175：T33厂：2 (T：- -2JffllWIZ I75:B4打-m THEH石k,沛竝2019/

17、4/1217 J5：in-os倒一捋赵石31紳3719/4/1217i25H J 数据查询动力灾害监控数据分析平台的数据查询界面实现根据选择项目、传感器名称和数据起止日期，可查看此期间所有数据并导出为EXCEL报表。rattsiflBSHsrlB-M元怦三日MTIrinZD19-rii“ 、1 .!BSVBl.号RWift上懂殛z*it I：ZES1T：rMiBHE22Z*jt5*w?SfiZWrijDOWIWW0MZQ19/11 23I5555-95 B9H=Bn. i：tS5n-：iiTKMaoimriiaaxiiXOttQWW1WHiWW1l 打643irK4MH2fllO云ni2CH_

18、2015/4/11 HJ2JD2019/4/11 239U1v5M-H三覃元（BAZaK r;-FKHBMXM2H三圈”沖砂DAWcwmQHK1的9/屮1 l?l?S5fr3Q19/VII Z909S2-W51讯石wi:河VT412 CFiM也W4/1i妇占Ed報1於a壬為ipr?itemoou曲viiL-XDD.-Hai2O1B/4/1I llin.1-42O1B/4/11ai-*n. i.StT-IPCCUMMHlG3Fr3015/VII 1-aJtJK*3015/4/11 23K44Q*n （lSwrQMjr29wS.-TlMW:MWzm3Q19.WT 135103019/1/11 Z3

19、W51WMJfr1S3 ftf*S*HiE10 冇?1 设备管理益鬻醫动力灾害监控数据分析平台的设备管理界面实现对传感器设备、工控机、位移传感器组、报警联系人关联等 4 类数据的查询、增、删、改、导出操作。五、实施方案南方高铁监测事业部将全程负责针对甲方的技术培训及售后服务。培训 工作采用理论培训与现场实际安装的方式，在充分讲解矿山地压监测工作原 理及基础操作后，现场实际进行安装操作，并对采集软件和平台进行现场操 作，以达到如下目标： 确保现场作业人员充分了解相关监测要求、熟悉软件平台相关操作、 可独立完成监测数据查看、数据导出、预警处置等操作 完成首次培训后，在现场正常使用系统的2-3个月内，将安排首次回访，了解用户应用情况并解决相关问题； 设备交货后提供 1 年质保期，如出现故障，提供修理方案； 随后将每年安排回访，确保整个系统能正常使用。