一种矿井井壁破裂监测预警系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种矿井井壁破裂监测预警系统及方法，包括如下步骤：首先根据已建井壁周围环境及地质情况，分析井壁易发生破坏的位置，确定监测区域；在监测区域的井壁内侧安装多层微震传感器，并通过通讯电缆与井上采集仪连接，实时获取震源信号；对采集的信号波形分析，筛选出反映井壁破裂的微震事件，并通过相关算法确定其对应的震源位置、时间、能量以及破裂机理；根据破裂震源信息实时刻画井壁的动态损伤过程，最终实现对井壁破坏、失稳灾害的预警；本发明专利技术提供的技术方案，有别于传统的位移式监测方法，能实现全空间范围内井壁微破裂的实时动态监测和分析。的实时动态监测和分析。的实时动态监测和分析。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井井壁破裂监测预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及矿井井筒安全监测领域，具体涉及一种矿井井壁破裂监测预警系统及方法。

技术介绍

[0002]立井井筒是矿山的咽喉，承担着地下矿产资源与地表生产系统连接的重任，由于井筒井壁受力状况不同，地质层种类复杂多样，自然环境差异大，井筒在建设和使用过程中很容易出现变形、损伤等现象，给煤矿的生产经营带来严重的安全问题和财产损失。
[0003]井壁发生井壁破裂的因素很多，很难通过理论分析准确确定井壁破裂的时间与区域，因此采取有效的监测手段对井筒结构的安全状态进行有效的监测显得尤为重要。
[0004]传统的井壁的监测方法主要有倒锤法、三维变形监测法、位移法、悬绳法、GPS监测法、应变计法等，近年来，随着计算机和通讯技术的飞速发展，图像监测、光纤传感器监测、分布式光纤监测等得到应用。
[0005]专利CN201810242255.7提供一种对井壁进行监测的钢弦式传感器系统和变形预警的方法，通过在井壁内侧布置若干个钢弦式应变、压力传感器，得到各个测点的应变、压力值，最终实现了对井壁变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井井壁破裂监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、根据已建井筒周围环境、地质情况以及实施条件，分析井壁易发生破坏的位置，确定监测区域；步骤S2、在监测区域的井壁内侧安装多层微震传感器，并通过通讯电缆与井上采集仪连接，实时获取震源信号；步骤S3、对采集的信号波形分析，筛选出反映井壁破裂的微震事件，并通过震源定位、源能计算与矩张量反演算法确定其对应的震源位置、时间、能量以及破裂机理；步骤S4、根据破裂震源信息实时刻画井壁的动态损伤过程，建立损伤预警指标，最终实现对井壁破坏、失稳灾害的预警。2.根据权利要求1所述的一种矿井井壁破裂监测预警方法，其特征在于，所述步骤S2中，每层的微震传感器数量不少于4个，监测范围内的安装的微震传感器层数不少于4层；传感器采用埋入式的方式实现与井壁的较好耦合，预埋孔直径不小于40mm，孔深不小于60mm，传感器就位后通过锚固剂填充缝隙。3.根据权利要求1所述的一种矿井井壁破裂监测预警方法，其特征在于，通讯电缆采用屏蔽电缆，当传感器与采集仪连接成功后，通过敲击试验，人工激发弹性波检验各个传感器的耦合效果，确保每个传感器都能正常采集，并通过传感器的的空间位置与激震信号的初至时间，得到井壁的平均波速v。4.根据权利要求1所述的一种矿井井壁破裂监测预警方法，其特征在于，所述步骤S3中，对采集的信号波形分析、筛选的过程如下：首先通过递归STA/LTA算法判断信号是否为突发型信号，若为突发型信号再经过小波包多尺度分解、重构，然后对重构的信号进行频带的细部分析，获取特征频带的分形盒维数D，最后通过波形的盒维数判断该信号是否为井壁破裂信号。5.根据权利要求1所述的一种矿井井壁破裂监测预警方法，其特征在于，所述步骤S3中，震源定位方法采用稀疏网格搜索与单纯形法相结合的定位方法，首先对监测的井壁进行稀疏网格划分，并分别计算每一个网格点处的亮度值，根据选定的亮度阈值，确定初次震源位置的网格点坐标，然后将将网格...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁国涛，张明伟，张凯，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：