煤礦地壓監測方法與新技術

李新建（龍煤七臺河礦業有限責任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺河154600）

煤礦地壓監測方法與新技術

李新建
（龍煤七臺河礦業有限責任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺河154600）

地壓監測是地壓研究的重要環節，是揭示礦山地壓活動規律的科學手段。從地壓監測發展方向上講，要加強監測儀器及監測結果處理方面的研究，同時把監測的結果與理論計算分析結果相比較，找出二者之間的差異，使得系統設計逐步符合工程實際。本研究主要闡述了常規地壓監測方法、地壓監測技術的新進展等問題。

地壓監測；方法；新技術

1　常規監測方法

1.1機械法

機械法是通過簡單的機械設備，如齒輪、齒條、杠桿、滑尺等測得的量給予放大并顯示出來的方法。該法具有結構簡單、工作性能穩定、讀數可靠、價格較低的優點，但精度較低、測量工序復雜，且不能遙測，體積通常較大，使用范圍受到一定限制。

1.2電測法

電測法精度高，通過記錄和分析可以實現自動化，可遙測和長期觀測，既可測靜態量也可測動態量，適應性強。它的不足之處是抗干擾性差，特別是在井下更為嚴重。電測法中使用最廣泛的是電阻應變測試，也能把被測量轉化成電感、電容或頻率等參數，在不同的場合廣泛應用。

1.3聲測法

聲測法是屬于地球物理探測法中的一種，是利用巖體中傳播的聲波，按波速的變化和振幅的衰減來確定巖體物理力學特征。它測量的是各區段的特征，而不是一個點，得到的結果更接近巖體的實際情況。聲速在對巖體進行分類，評價巖體的穩定性、松動情況等方面均得到了實際應用。聲發射法還能預報巖爆和冒頂，有著其他方法達不到的效果。

1.4光測法

光測法主要用光彈元件做傳感器，對巖體或支架的應力應變進行量測，或對各種荷載進行量測的方法。該法具有性能穩定、測試結果直觀、價格便宜等優點。由于不能遙測，精度較低，且傳感器安設工藝較復雜等缺點，使它的應用和推廣受到限制。

2　地壓監測技術的新進展

礦山巖體工程自動監測系統由硬件系統與軟件系統組成，它們共同實現巖體工程的長期智能監測。硬件系統包括實施應力、應變、位移、滲壓與溫度等信號檢測的各種傳感器，信號傳輸網絡和集成系統等。自動監測軟件系統主要由系統配置、自動監測和數據分析組成，包括數據采集和集成控制功能程序、實時數據庫管理功能程序、分析和預警功能程序、可視化功能程序等。系統配置負責各通道傳感器的配置管理、數據庫管理、傳感器的自動選定、系統采樣、存儲、報警等方式的設置等。分析和預警部分是對監測信息進行分析計算，對監測系統用采集的各物理量值和大量監測信息進行實時處理、應用和高效管理，實時顯示當前測量信息，提供數據庫為多用戶支持，結合工程實際情況對監測信息進行分析、綜合、發布或報警。

原始數據采集是礦山巖體工程自動監測系統的基礎，數據采集來源于具有不同功能的傳感元器件。傳感元器件采集被測物體的物理或幾何信息，并轉化為光、電、磁等信號，信號經信息網絡傳輸，由工控機接收，經A／D轉換器轉換后，由計算機將數字信號集成、處理和分析計算，用數字、圖表等形式來反映被測對象的應力、位移、變形、破壞和穩定性狀態，實現各種監測參數的分析計算和結果顯示。數據采集傳感元器件要求性能穩定、壽命長、互換性好。傳感元器件主要有電容式、振弦式、壓阻式、差動電阻式、電位器式、陶瓷電容式等。應變、位移、應力和荷載等測量，按實際情況，采用不同的傳感器與儀器。

光纖傳感器和光纖光柵傳感器是新型工程監測傳感器。光纖傳感器具有線性程度高、重復性好、測量參數多、分布式測量等優點，且抗電磁干擾能力強、耐高溫、體積小、接線簡單，可實現數據遠距離傳輸。

2.1工程自動監測中的信息網絡

礦山巖石工程自動監測系統是一個實現數據采集與傳輸、數據集成、數據分析與管理、智能決策等多種功能的龐大系統。系統利用傳感器采集現場物理、力學參數，結合單片機技術、嵌入式微操作系統和數字技術實現各數據采集模塊的無縫集成。通過有線或無線方式實現信息的實時傳輸，借助數據庫技術實現采集信息的自動整理入庫，經綜合、分析和計算對采集的信息進行處理，并按圖示技術和多媒體技術的要求輸入結果。

巖體工程有實時、遠程、無人值守、全天候服役、監測范圍大和精度高的特點，從數據的采集傳輸到后續的分析預報，基本無須人工干預。實時、遠程自動化監測系統能有效對巷道、采場、邊坡的位移、應力、破壞、沉降等進行動態全天候監測。實時、遠程與非接觸監測尤其適用于地表沉降、邊坡穩定性等監測。

礦山巖體工程非接觸監測，集成了激光、遙測、遙控和通信技術，應用全站儀、衛星定位系統、數碼相機等采集數據，實現大型復雜工程動態與靜態自動監測。利用GPRS實現GPS原始數據和現場信息無線傳輸，在安全區域的控制中心就能夠及時分析和決策。GPS遠程非接觸自動化監測系統，為礦山巖石工程監測開辟了新模式。激光微小位移監測、時域反射技術（TDR）、光纖應變技術等也是礦山巖體工程非接觸監測技術。

實時、遠程與非接觸監測系統同地理信息系統、計算機決策支持系統、CAD技術、衛星信息傳輸技術、網絡傳輸技術等高新技術的綜合應用，建立了工程數據庫和工程信息管理系統，為礦山工程監測信息的收集與分析、工程設計與施工提供了有力的支持。

2.2監測信息處理

工程自動監測系統結合工程地質、巖體力學和地質工程信息，有效地將來自監測、理論分析和專家經驗的各種信息進行綜合和集成，實現自動或人工報警。自動監測系統的信息系統是一個大型的分析處理系統和數據管理系統，系統具有原始數據與文件輸入、數據庫維護、數據分析處理、數據查詢、圖文與報表輸入等基本功能。信息處理系統與自動監測系統直接連接，能把自動監測系統的數據自動轉入數據庫，同時該系統可與其他軟件系統共享數據，成為各個系統的總數據庫。系統對各監測點數據進行分析和比較，存儲重要歷史信息，進行變化趨勢分析，確定臨界狀態，自動形成工程監測的圖形、曲線、表格和文字報告。

監測信息的可視化是在工程圖文管理環境下的圖形分析和子系統，可以對監測、地質、水文氣象等信息進行集成和可視化分析，實現監測信息分析在三維地質體中的可視化，可對任意指定時間和區域的位移、變形、應力分布等信息進行綜合圖示。

［1］趙奎.礦山地壓測試技術［M］.北京：化學工業出版社，2013.

［2］鄒喜正.礦山壓力與巖層控制［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2005.

Methods anDneWtechno logies of coalmine grounDpressuremonitoring

LIXin-jian
(Longhu CoalMine,Longmay Qitaihe CoalMining Co.,Ltd.,Qitaihe154600,China)

The grounDpressuremonitoring is an important study partof grounDpressure,it is a scientificmeans to reveal the activity laWof mine grounDpressure.Fromthe development direction of grounDpressure monitoring,it shoulDstrengthen research processing ofmonitoring instruments anDmonitoring results,at the same time make comparison of monitoring results anDtheor etical calculation analysis results tofinDout the difference between them,making the systemconformtoactualengineering design.Thisstudy describeDthe conventionalmethoDofgrounDpressuremonitoring anDneWprogressofgrounDpressuremonitoring technology.

GrounDpressuremonitoring;Methods;NeWtechnology

TD821

A

1674-8646（2016）03-0040-02

2016-01-05

李新建（1976-），男，黑龍江勃利人，工程師，主要從事采區采煤技術工作。