多通道非接触式岩移监测系统典型应用

针对特大采空区和采空区上覆垂悬岩层的岩移监测难题,研发了一种有别于传统位移计的新型大量程高精度多通道非接触式岩移监测系统。在大红山铁矿LV+1090地压观测平硐内建立了一套4通道的呈串珠型布置特征的岩移实时监测系统,连续监测距离覆盖400 m,进行全天候的实时位移监测和数据的远程传送。该系统实现了在地表监控室直观地看到巷道内mm量级的细小位移变化实时波形和每日位移平均变化曲线,验证了实时预警功能。该系统监测的数据及时准确地反应出巷道内围岩开裂和沉降变化,成为该矿地压监测中围岩位移监测的主要工具。监测结果与现场岩移的一致性,证实了该系统的可靠性,为特大采空区和垂悬顶板岩移监测提供了可靠的技术手段。     

采空区上覆垂悬体垂直位移实时监测与预警

非接触式位移监测系统采用大量程、高精度多通道智能位移传感器,对采空区上覆垂悬体的岩移进行实时连续监测,范围达70m,位移数据实时远程传送并自动预警;该系统实现了在地表监控室直观地看到毫米量级的细小位移变化波形和每日位移平均变化曲线,并验证了系统监测结果与现场岩移的一致性,证实了该系统的可靠性,为特大采空区和垂悬顶板岩移监测提供了可靠的技术手段。     

岩移在柿竹园矿地压监测中的预警应用研究

针对柿竹园矿井下高垂悬顶与边坡内部岩体绝对变形位移量在线监测预警工程技术难题,开发研制了经济实用的多通道非接触式岩移在线监测预警系统,实现了对高垂悬顶与边坡内部岩体绝对变形位移量的在线实时监测,测量精度为1mm,解决了工程岩体垂直方向下沉变形量与激光测距值两者相互关系的工程技术难题,实现了监测值超过设定预警值时自动发出预警短信的功能,并在预警设置上解决了限幅滤波的技术问题。近4年来的监测数据说明,截止到目前,高垂悬顶与边坡除靠近临空面处有小范围的开裂与变形沉降外,其整体仍处于变形趋于收敛与稳定的状态。     

薄煤层充填开采动态监测及工艺参数优化研究

基于充填效果受采充步距、顶板支护强度、充填体力学性能等多种因素影响、以及采空区充填后无法进行人工实时监测顶底板移近量、难以实时评判充填效果等问题,针对采空区顶板动态实时监测需要,研发了充填工作面采空区新型顶板动态仪装置,重点研究解决仪器高度、防水、实时在线监测等关键技术问题,并将其应用于薄煤层超高水材料充填开采工作面。结果表明:通过在充填过程中对顶板进行连续、实时的动态监测,得到了采空区实时顶底板移近量,并根据监测结果对充填体力学性能等充填工艺参数进行了优化设计,有效减少了顶底板移近量,将充填效果评价关口前置,达到了良好的应用效果。     

采空区声发射实时监测系统研究

基于长期对鄂东地区小型地下矿山采空区稳定性的监测实践,研发了采空区声发射实时监测系统,具有设备费用低、可通过IE界面实时管理和实时预测、避免人工对数据的干预等优点。该系统包括WUST岩体声发射监测仪和监测系统管理平台两部分。仪器监测数据可通过XBEE无线网络、有线直连网络或人工3种方式传输到上位机,并通过上位机上的监测系统管理平台对岩体声发射实时数据分析处理,预报采空区稳定性。管理人员还可使用网页浏览器远程登录,通过实时监测曲线和数据查询,对采空区异常情况做出及时处理。     

塌陷区下部采场顶板稳定性分析及岩移预测

为了分析塌陷区下部顶板的稳定性,采用了RMR岩体分类与Q系统岩体分类对某矿区围岩进行岩体质量评价,得出围岩条件,并建立塌陷区力学模型分析了采空区顶板的受力状态,结果表明了-127 m中段采空区顶板已具备塌陷的力学条件。根据三维有限元模型的计算结果,验证了-127 m中段采空区塌陷的可能性,根据监测值进行岩移量时间序列预报。预报结果表明,-127m中段顶板岩移量有逐渐增大的趋势,塌陷势能在逐渐积累,应采取支护方案控制岩移量,并定期进行时间序列预报,掌握岩移量变化趋势。     

JSG4红外束管监测系统在神东矿区的应用

神东矿区经过30多年的高速发展,形成的矿井采空区范围大,大部分已采采空区距离井口远(大于10 km)。采用传统的地面束管系统监测采空区火灾标志性气体,存在抽气距离远、束管漏气严重、束管维护困难,束管易吸扁等问题;针对此问题,神东矿区通过摸索、创新,引进红外束管监测系统,并对该系统进行了技术改造;在井下机电硐室以及配电点设立JSG4矿井火灾束管监测系统分站(最佳抽气距离2 km),根据神东矿井的特点外加长距离抽气泵(5 km)距离,在监测对象最近的地点设置监测站点,设置抽气泵和红外监测分站实时监测采空区数据通过光纤传输至地面,实现采空区火灾标志性气体的全天候实时监测、预警。     

采空区膏状充填体在线监测系统研制

作为实现“绿色开采”的主要技术手段和当前解决“三下一上”压煤问题,控制地表沉陷效果最好的矸石膏体充填开采技术,其充填效果评价过去一直采用的是地表岩移观测的方式,但是采用地表岩移观测的方式周期往往较长、费用较高、劳动量大。为此,基于KJ216顶板压力在线监测系统,研制了采空区膏状充填体在线监测系统。对采空区膏状充填体长期受力、变形和水化程度进行长期监测,综合评价充填效果。实践证明该系统现场应用效果良好。     

基于GDAS技术的采空区稳定性无线实时监测及安全预警研究

针对矿山采空区稳定性监测的现状,研究提出了一种基于ZigBee无线网络和GDAS网络中间件技术的无线实时监测方案。利用位移和应力应变传感器实时监测采空区岩体变形和破坏活动,监测数据通过无线网络传输,并应用GDAS平台实现监测数据的实时显示和评价预警。矿山决策者通过网络浏览的方式即可对矿山安全远程实时监控,对危险事件做出及时应对。     

大面积采空区煤自燃无线监测预警系统设计及应用

针对大面积采空区煤自燃危险程度判定的技术难题,设计了矿用本安型多参数无线传感器。基于Linux操作系统和嵌入式Wb技术,设计了矿用本安型无线监测基站,实现内网、外网跨平台访问实时监测信息。系统在柳塔煤矿的试验结果表明:可以实现对采空区气体浓度-温度-压差的动态监测,完成煤自燃灾害的监测预警。     

南温河钨矿采空区稳定性地压监测方案

详细论述了南温河矿区采空区现状及其地压显现特征,研究并提出了建立该矿地压监测系统的必要性,选择了适合南温河钨矿的地压监测方法及地压监测设备,对该矿区进行了地压监测网的设计,建立起了全天候的实时地压监测网络系统,可实现对南温河矿区地压灾害进行安全监控。     

基于微震监测的露天坑底采空区劣化过程分析

为了研究露天转地下矿山坑底采空区稳定性情况及其随时间的劣化过程,以石人沟铁矿为工程依托,对研究区域进行了详实的工程地质调查、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体力学特性的多种指标。基于矿岩力学指标,采用Mathews图表法分析了研究区域采空区形成时的"静态"稳定性。建立了微震监测系统用于监测研究区域的岩体稳定性。研究了一定时间段内微震事件的时空演化规律,确定出研究区域的"动态"稳定性。对岩体劣化过程中震源参数的变化特性进行了研究,并结合现场勘察结果定义了岩体破坏的孕育期、预测期、破坏区、二次孕育期以及最终破坏期。利用岩体劣化过程中震源参数的突变特征获取了采空区破坏的前兆信息。提出了合理的治理方案,可为其他类似矿山提供参考。     

新桥硫铁矿采空区顶板岩移监测分析

通过分析新桥硫铁矿的地质概况以及该矿开采过程中存在的充填等方面的问题，为该矿可能发生的采空区顶板岩层大规模移动进行了小规模的采场顶板岩移监测，并在此基础上建立了整个采空区顶板岩移监测网，通过监测，得出了该矿采空区顶板岩层移动的一些结果以及应该重点保护的区域，指导了该矿的安全生产。     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

冲击地压实时监测预警技术及其应用

为了加强对强冲击危险工作面冲击地压的监测,根据覆岩运动理论提出了钻屑当量与煤体相对应力之间的关系,研制了属于中后期预警和局部预警的冲击地压在线实时监测系统。通过现场应用,结果表明:该系统能够动态监测不同孔深的煤体应力变化,能有效地对现场冲击危险状况进行实时在线监测和预警,使强冲击危险工作面及时采取防范措施和局部解危措施。实践证实冲击地压在线监测预警技术有助于强冲击危险工作面的安全开采。     

复杂多重采空区处理过程微震动态监测分析

介绍了洛钼露天矿D区开采历史以及采空区特征,利用已经建立的多通道微震监测系统,对1350采空区爆破处理前后进行监测。通过微震系统实时监测发现,采空区爆破后2 h岩体破裂最为活跃;采空区处理区域微震事件水平在爆破后突然增加,经过几天到半个月时间的调整后恢复到稳定水平;在爆破后应力调整和重分布的这段时期内,局部采空区可能会出现较大规模的岩体破裂和垮塌。     

万城矿特大型临空矿柱稳定性监测与分析

万城铅锌矿采用分段空场法开采,各中段之间未留顶柱,形成了由万7线、11线、15线及19线4条宽10~15m的矿柱分割的5个特大采空区,采空区体积达130万m3,矿柱高度在80~110m之间,矿柱及采空区的稳定性问题极为突出。基于这样的现状,2014年7月引进了4通道非接触式岩移实时在线监测系统,对井下矿柱与矿柱间、采空区顶底板间以及各矿柱上下盘间的位移进行在线监测。监测数据显示,7线与11线之间仅在7月一个月内发生了26 mm的位移,系统立即发出了预警,随后勘查到7线矿柱出现了显著的开裂现象。矿山立即停止附近区域生产作业,并加紧开展充填,使得该区域的监测数据逐渐趋于平稳。万城矿通过该系统实现了对矿柱及采空区稳定性的实时在线监测,为矿山的开采提供了有效的监测数据,极大地节省了矿山的人力物力等投入,并确保了复杂采空区条件下的安全生产。     

采空区煤自燃多参数监测系统的设计与应用

现有的采空区煤自燃监测方式存在监测参数单一、易出现故障、温度测量范围较小、误差较大及维护成本高等问题,根据煤自燃发火的原理及特点,研制了一套采空区煤自燃多参数监测系统。该系统采用分布式光纤原理实现对温度的测量,应用束管监测原理,通过循环分路抽气方式,实现对井下采空区内CH_4、O_2、CO_2、CO相关参数进行连续、在线、就地采集和分析。示范工程实际应用结果表明,该系统可实现对井下采空区多参数的实时自动监测,提高采空区煤自燃发火识别与预警的时效性、准确性及可靠性,提升矿井火灾防治水平。     

基于多参数监测系统的采空区遗煤自燃监测方案

在介绍采空区遗煤自燃多参数监测系统功能和特点的基础上,通过分析常规放顶煤开采遗煤的散布规律,圈定采空区自燃危险区域,以分布式测温光纤及井下管束为采空区自燃的监测装置,并设计了光缆布置的防护装置,提出了相应监测方案。研究结果表明:所采用的监测装置及系统可对厚煤层开采工作面采空区自燃进行实时有效地监测。     

乌东煤矿冲击地压监测预警平台搭建与应用

为应对乌东煤矿越来越严峻的冲击地压预警与防治形势,提高冲击地压灾害预警准确性,保障煤矿安全高效生产,运用大数据分析方法和云计算技术,结合该煤矿特殊地质条件和复杂开采手段,搭建了集成微震、地音、矿山压力等多种监测手段的冲击地压预警平台,从“时间—空间—强度”三个维度建立多系统多参量监测预警指标体系,构建冲击地压危险综合预警模型。该平台实现了对监测矿井冲击危险的“全天候”、“全方位”的实时动态感知,主要功能包括:能够实时采集各监测系统的数据并完成前兆信息特征提取;展示各单系统预警指标及其临界值,并实现单系统单一指标预警到多系统融合预警的转变;可一键生成报表,实时查看设备状态,节省大量人力、物力。该平台已在乌东煤矿应用,实现矿井的分区分级预警,有效提高了冲击地压监测预警的准确性和可靠性,指导现场冲击地压防治工作,辅助科学决策。