立井井筒安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

　　(一)基本情況介紹

　　針對(duì)處于深厚表土中的立井井筒在長(zhǎng)期附加應(yīng)力作用下存在井筒破裂風(fēng)險(xiǎn)，基于多系統(tǒng)融合與移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)建立了立井井筒安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)井壁變形、井筒與井架偏斜及地面工廣不均勻沉降等的關(guān)鍵信息，遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸至異地云服務(wù)平臺(tái)后，基于既有井壁破裂理論模型定量評(píng)價(jià)井壁受力安全狀態(tài)，對(duì)可能發(fā)生的井壁破裂做出預(yù)警預(yù)報(bào)，確保礦井生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)安全。

　　(二)主要特點(diǎn)及創(chuàng)新性

　　立井井筒安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由傳感感知、數(shù)據(jù)采集層、通訊服務(wù)與云數(shù)據(jù)平臺(tái)四大子系統(tǒng)架構(gòu)而成，其中傳感層基于各類傳感器對(duì)井壁應(yīng)變、溫度;井筒偏斜角度;破碎段井壁位移及井架偏斜角度;地面不均勻沉降位移等進(jìn)行感知。所有傳感信息通過就近安設(shè)的采集模塊進(jìn)行自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)采集模塊具有離/在線自動(dòng)采集、定時(shí)設(shè)置、自動(dòng)存儲(chǔ)與低功耗休眠等功能。進(jìn)一步在井筒不同深度位置對(duì)收集到的傳感器信息通過485有線的方式傳輸至井口，并基于GPRS遠(yuǎn)程模塊無(wú)線發(fā)送至異地監(jiān)管云服務(wù)器。云平臺(tái)基于大數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)收集到的傳感器信息進(jìn)行融合處理，定量評(píng)價(jià)井壁的受力變形狀態(tài)，偏斜程度以及地面相對(duì)不均勻沉降的發(fā)展，對(duì)井壁破裂做出預(yù)警預(yù)報(bào)。

　　本系統(tǒng)基于井壁附加應(yīng)力理論建立，系統(tǒng)的布設(shè)考慮了井壁實(shí)際受力狀態(tài)，并創(chuàng)新性設(shè)置采集模塊于井筒不同深度位置，解決了大量豎向通信電纜購(gòu)置成本高昂與后期保護(hù)難度大等難題。其次遠(yuǎn)程無(wú)線GPRS通訊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，且云端數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的方式使得用戶可隨時(shí)隨地關(guān)注井壁安全狀態(tài)，解決了遠(yuǎn)程異地人工測(cè)讀數(shù)據(jù)滯后與精度低等難題。

　　本系統(tǒng)適用于所有煤礦或非煤礦山立井、斜井井筒的安全動(dòng)態(tài)觀測(cè)，能為用戶提供井筒受力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)可能破裂的位置做出預(yù)警，為上層決策與治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　(三)使用效果

　　立井井筒安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)已成功應(yīng)用于山東李樓煤業(yè)有限公司副井井筒，該系統(tǒng)包含98支傳感器和14個(gè)自動(dòng)采集模塊，自2019年10月份以來(lái)已成功收集有效監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)242000點(diǎn)次。對(duì)副井井筒變形、罐道變形、井筒與井架偏斜及工廣不均勻沉降進(jìn)行了細(xì)致把握，詳細(xì)評(píng)價(jià)了不同時(shí)間井筒的安全狀態(tài)，對(duì)表土與基巖交界面附近井壁受力危險(xiǎn)進(jìn)行了預(yù)警預(yù)報(bào)，進(jìn)一步基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)副井井筒治理提供的設(shè)計(jì)參考。

　　(四)使用單位及聯(lián)系方式

　　李樓煤業(yè) 0530-2055687

　　(五)效果圖

　　圖1井下數(shù)據(jù)采集模塊與激光位移傳感器

　　圖2地面485集線與GPRS遠(yuǎn)程通信模塊

　　圖3立井井筒安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在線云平臺(tái)