矿用微震与地音一体化分布式监测系统及方法技术方案

本申请提出了一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统及方法，该系统包括：设置在井下的多个一体化分布式采集分站、微震传感器和地音传感器,以及设置在井上的工控主机和授时服务器，其中，每个一体化分布式采集分站连接多种类型的微震传感器和地音传感器，每个一体化分布式采集分站通过井下环网与工控主机和授时服务器相连。一体化分布式采集分站用于对连接的传感器进行信号采集、状态监测和信号控制。工控主机上安装数据采集与预警应用，用于对井下全部的一体化分布式采集分站和传感器进行集中控制，并进行预警。该系统可实现井下区域微震和局部地音的一体化监测，便于监测系统的部署，且提高了监测的精确性。且提高了监测的精确性。且提高了监测的精确性。

【技术实现步骤摘要】
矿用微震与地音一体化分布式监测系统及方法


[0001]本申请涉及煤岩动力监测
，尤其涉及一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采深度的增加，冲击地压、煤与瓦斯突出和顶底板突水等煤岩动力现象及灾害愈加严重，因此，为了保证井下煤炭开采的安全，需要对煤岩动力现象进行监测。其中，煤矿井下微震监测及地音监测是监测煤岩动力现象的重要实现方式。
[0003]相关技术中，通常是在井下相应位置处构建煤矿微震监测系统和地音监测系统，通过部署的监测系统分别进行微震监测和地音监测。然而，上述相关技术中的煤岩动力监测方式，监测系统的部署成本较高且维护困难。并且，随着开采深度的逐渐加深，当需要实现大范围监测时，相关技术中的监测方式无法获得精确的监测数据，监测结果存在误差，可靠性较低。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本申请的第一个目的在于提出一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统，该系统通过配接不同的震动传感器及其它类型传感器，可以实现采场范围内冲击地压监测、巷道范围内的煤与瓦斯突出监测及顶底板突水监测，从而实现了井下区域微震和局部地音的一体化监测，便于监测系统的部署，且提高了监测的精确性，扩大了监测范围。
[0006]本申请的第二个目的在于提出一种井下微震与地音的一体化监测方法。
[0007]为实现上述目的，本申请的第一方面在于提出一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统，包括：设置在井下的多个一体化分布式采集分站、多个微震传感器和多个地音传感器,以及设置在井上的工控主机和授时服务器，其中，
[0008]每个所述一体化分布式采集分站连接多种类型的微震传感器和地音传感器，每个所述一体化分布式采集分站通过井下环网与所述工控主机和所述授时服务器相连；
[0009]所述微震传感器和所述地音传感器根据应用场景组合设置，用于以高灵敏度分别监测所述应用场景下的微震信号和地音信号；
[0010]所述一体化分布式采集分站，用于采集连接的所述微震传感器和所述地音传感器发送的信号，监测相连的每个传感器的状态并向相连的每个传感器的发送控制信号；
[0011]所述授时服务器，用于向井下环网设备提供标准的时间信号，以使接入所述井下环网的所述多个一体化分布式采集分站进行同步；
[0012]所述工控主机上安装数据采集与预警应用，用于对井下全部的一体化分布式采集分站和传感器进行集中控制，并根据各个传感器发送的监测信号进行多层次预警。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，该系统还包括：设置在井下的多个风速传感器、多个甲烷浓度传感器、多个声光报警器和多个隔爆兼本安电源，其中，每个所述一体化
分布式采集分站与一个所述隔爆兼本安电源相连，每个所述一体化分布式采集分站还分别与所述风速传感器、所述甲烷浓度传感器和所述声光报警器相连。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，所述多种类型的微震传感器，包括：锚杆单分量微震传感器、孔内气囊三分量微震传感器、孔内气囊单分量微震传感器和长钻孔气囊单分量微震传感器串；多种类型的地音传感器，包括：锚杆单分量地音传感器、孔内气囊三分量地音传感器、孔内气囊单分量地音传感器和长钻孔气囊单分量地音传感器串，每个传感器具有灵敏度可调的功能。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，在回采工作面冲击地压监测预警场景下，任一一体化分布式采集分站设置在回采工作面的尾端，多个所述孔内气囊单分量微震传感器设置在所述回采工作面的顺槽两侧，所述孔内气囊三分量微震传感器设置在所述回采工作面的中间区域。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，在掘进工作面煤与瓦斯突出监测预警场景下，任一一体化分布式采集分站设置在掘进工作面的始端，多个所述锚杆单分量地音传感器设置在所述掘进工作面的两侧，与所述任一一体化分布式采集分站相连的风速传感器、甲烷浓度传感器和声光报警器设置在所述掘进工作面的中间区域。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，在顶底板突水监测预警场景下，任一一体化分布式采集分站设置在巷道中，与所述任一一体化分布式采集分站相连的两个所述长钻孔气囊单分量微震传感器串，以预设夹角对称设置在所述顶底板上。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，每个所述微震传感器和每个所述地音传感器的输出信号均设置为4毫安至20毫安的电流环信号，每个传感器的灵敏度根据所应用的工作场景设置。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，在多个一体化分布式采集分站之间的距离小于预设距离时，所述多个一体化分布式采集分站通过同步线进行同步。
[0020]可选地，在本申请的一个实施例中，所述数据采集与预警应用，包括：项目管理模块、设备管理模块、实时数据管理模块、实时预警模块、历史数据管理模块、状态监测模块、数据推送模块和系统帮助模块。
[0021]为实现上述目的，本申请第二方面在于提出了一种井下微震与地音的一体化监测方法，该方法应用于本申请第一方面所述的矿用微震与地音一体化分布式监测系统，该方法包括以下步骤：
[0022]获取每个一体化分布式采集分站采集的监测信号，其中，所述监测信号包括不同预警场景下的微震监测信号或地音监测信号；
[0023]将每个所述监测信号与对应的监测预警指标进行比较，所述监测预警指标根据不同的预警场景设置；
[0024]在所述监测信号超出对应的监测预警指标的情况下，生成相应的预警信息，并在存在多种预警信息的状态下，组合所述多种预警信息并输出多层次的预警信号。
[0025]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本申请通过配接不同的震动传感器及其它类型传感器，可以实现采场范围内冲击地压监测、巷道范围内的煤与瓦斯突出监测以及水害中上三带与下三带的监测，从而实现了井下区域微震和局部地音的一体化监测，将微震监测与地音监测有机统一，便于监测系统的部署。并且，统一了监测系统
中各传感器信号输出类型，提高了信号传输距离和信号传输的信噪比。采用的多个一体化分布式采集分站具备微秒级时钟同步精度，可实现多传感器接入。从而提高了监测的精确性，扩大了监测范围。并且，本申请通过井上的数据采集与预警应用，可针对不同的应用场景实现所需的功能，丰富了监测系统所能实现的功能，便于进行集中控制。
[0026]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1为本申请实施例提出的一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统的结构示意图；
[0029]图2为本申请实施例提出的一种具体的矿用微震与地音一体化分布式监测系统的结构示意图；
[0030]图3为本申请实施例提出的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用微震与地音一体化分布式监测系统，其特征在于，包括：设置在井下的多个一体化分布式采集分站、多个微震传感器和多个地音传感器,以及设置在井上的工控主机和授时服务器，其中，每个所述一体化分布式采集分站连接多种类型的微震传感器和地音传感器，每个所述一体化分布式采集分站通过井下环网与所述工控主机和所述授时服务器相连；所述微震传感器和所述地音传感器根据应用场景组合设置，用于以高灵敏度分别监测所述应用场景下的微震信号和地音信号；所述一体化分布式采集分站，用于采集连接的所述微震传感器和所述地音传感器发送的信号，监测相连的每个传感器的状态并向相连的每个传感器的发送控制信号；所述授时服务器，用于向井下环网设备提供标准的时间信号，以使接入所述井下环网的所述多个一体化分布式采集分站进行同步；所述工控主机上安装数据采集与预警应用，所述数据采集与预警应用，用于对井下全部的一体化分布式采集分站和传感器进行集中控制，并根据各个传感器发送的监测信号进行多层次预警。2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：设置在井下的多个风速传感器、多个甲烷浓度传感器、多个声光报警器和多个隔爆兼本安电源，其中，每个所述一体化分布式采集分站与一个所述隔爆兼本安电源相连，每个所述一体化分布式采集分站还分别与所述风速传感器、所述甲烷浓度传感器和所述声光报警器相连。3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述多种类型的微震传感器，包括：锚杆单分量微震传感器、孔内气囊三分量微震传感器、孔内气囊单分量微震传感器和长钻孔气囊单分量微震传感器串；多种类型的地音传感器，包括：锚杆单分量地音传感器、孔内气囊三分量地音传感器、孔内气囊单分量地音传感器和长钻孔气囊单分量地音传感器串，每个传感器具有灵敏度可调的功能。4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于，在回采工作面冲击地压监测预警场景下，任一一体化分布式采集分站...

【专利技术属性】
技术研发人员：安赛，李宏艳，邓楠，叶锦娇，赵善坤，王彦斌，秦凯，李晓晗，孟祥峰，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：