矿山地压监测方案介绍

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：CPⅡ加密及复测、CPⅢ测量、CPⅣ(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〔2017〕28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。

➢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。

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。

（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