李新建（龍煤七臺(tái)河礦業(yè)有限責(zé)任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺(tái)河154600）

煤礦地壓監(jiān)測(cè)方法與新技術(shù)

李新建
（龍煤七臺(tái)河礦業(yè)有限責(zé)任公司龍湖煤礦，黑龍江七臺(tái)河154600）

地壓監(jiān)測(cè)是地壓研究的重要環(huán)節(jié)，是揭示礦山地壓活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)手段。從地壓監(jiān)測(cè)發(fā)展方向上講，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)儀器及監(jiān)測(cè)結(jié)果處理方面的研究，同時(shí)把監(jiān)測(cè)的結(jié)果與理論計(jì)算分析結(jié)果相比較，找出二者之間的差異，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐步符合工程實(shí)際。本研究主要闡述了常規(guī)地壓監(jiān)測(cè)方法、地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展等問題。

地壓監(jiān)測(cè)；方法；新技術(shù)

1　常規(guī)監(jiān)測(cè)方法

1.1機(jī)械法

機(jī)械法是通過簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備，如齒輪、齒條、杠桿、滑尺等測(cè)得的量給予放大并顯示出來的方法。該法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定、讀數(shù)可靠、價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，但精度較低、測(cè)量工序復(fù)雜，且不能遙測(cè)，體積通常較大，使用范圍受到一定限制。

1.2電測(cè)法

電測(cè)法精度高，通過記錄和分析可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可遙測(cè)和長(zhǎng)期觀測(cè)，既可測(cè)靜態(tài)量也可測(cè)動(dòng)態(tài)量，適應(yīng)性強(qiáng)。它的不足之處是抗干擾性差，特別是在井下更為嚴(yán)重。電測(cè)法中使用最廣泛的是電阻應(yīng)變測(cè)試，也能把被測(cè)量轉(zhuǎn)化成電感、電容或頻率等參數(shù)，在不同的場(chǎng)合廣泛應(yīng)用。

1.3聲測(cè)法

聲測(cè)法是屬于地球物理探測(cè)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(xué)特征。它測(cè)量的是各區(qū)段的特征，而不是一個(gè)點(diǎn)，得到的結(jié)果更接近巖體的實(shí)際情況。聲速在對(duì)巖體進(jìn)行分類，評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性、松動(dòng)情況等方面均得到了實(shí)際應(yīng)用。聲發(fā)射法還能預(yù)報(bào)巖爆和冒頂，有著其他方法達(dá)不到的效果。

1.4光測(cè)法

光測(cè)法主要用光彈元件做傳感器，對(duì)巖體或支架的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行量測(cè)，或?qū)Ω鞣N荷載進(jìn)行量測(cè)的方法。該法具有性能穩(wěn)定、測(cè)試結(jié)果直觀、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。由于不能遙測(cè)，精度較低，且傳感器安設(shè)工藝較復(fù)雜等缺點(diǎn)，使它的應(yīng)用和推廣受到限制。

2　地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展

礦山巖體工程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成，它們共同實(shí)現(xiàn)巖體工程的長(zhǎng)期智能監(jiān)測(cè)。硬件系統(tǒng)包括實(shí)施應(yīng)力、應(yīng)變、位移、滲壓與溫度等信號(hào)檢測(cè)的各種傳感器，信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)和集成系統(tǒng)等。自動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)配置、自動(dòng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析組成，包括數(shù)據(jù)采集和集成控制功能程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理功能程序、分析和預(yù)警功能程序、可視化功能程序等。系統(tǒng)配置負(fù)責(zé)各通道傳感器的配置管理、數(shù)據(jù)庫管理、傳感器的自動(dòng)選定、系統(tǒng)采樣、存儲(chǔ)、報(bào)警等方式的設(shè)置等。分析和預(yù)警部分是對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用采集的各物理量值和大量監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、應(yīng)用和高效管理，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前測(cè)量信息，提供數(shù)據(jù)庫為多用戶支持，結(jié)合工程實(shí)際情況對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分析、綜合、發(fā)布或報(bào)警。

原始數(shù)據(jù)采集是礦山巖體工程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)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(cè)物體的物理或幾何信息，并轉(zhuǎn)化為光、電、磁等信號(hào)，信號(hào)經(jīng)信息網(wǎng)絡(luò)傳輸，由工控機(jī)接收，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，由計(jì)算機(jī)將數(shù)字信號(hào)集成、處理和分析計(jì)算，用數(shù)字、圖表等形式來反映被測(cè)對(duì)象的應(yīng)力、位移、變形、破壞和穩(wěn)定性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測(cè)參數(shù)的分析計(jì)算和結(jié)果顯示。數(shù)據(jù)采集傳感元器件要求性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、互換性好。傳感元器件主要有電容式、振弦式、壓阻式、差動(dòng)電阻式、電位器式、陶瓷電容式等。應(yīng)變、位移、應(yīng)力和荷載等測(cè)量，按實(shí)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(jiān)測(cè)傳感器。光纖傳感器具有線性程度高、重復(fù)性好、測(cè)量參數(shù)多、分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，且抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐高溫、體積小、接線簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。

2.1工程自動(dòng)監(jiān)測(cè)中的信息網(wǎng)絡(luò)

礦山巖石工程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)分析與管理、智能決策等多種功能的龐大系統(tǒng)。系統(tǒng)利用傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)物理、力學(xué)參數(shù)，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、嵌入式微操作系統(tǒng)和數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集模塊的無縫集成。通過有線或無線方式實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸，借助數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集信息的自動(dòng)整理入庫，經(jīng)綜合、分析和計(jì)算對(duì)采集的信息進(jìn)行處理，并按圖示技術(shù)和多媒體技術(shù)的要求輸入結(jié)果。

巖體工程有實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、無人值守、全天候服役、監(jiān)測(cè)范圍大和精度高的特點(diǎn)，從數(shù)據(jù)的采集傳輸?shù)胶罄m(xù)的分析預(yù)報(bào)，基本無須人工干預(yù)。實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效對(duì)巷道、采場(chǎng)、邊坡的位移、應(yīng)力、破壞、沉降等進(jìn)行動(dòng)態(tài)全天候監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程與非接觸監(jiān)測(cè)尤其適用于地表沉降、邊坡穩(wěn)定性等監(jiān)測(cè)。

礦山巖體工程非接觸監(jiān)測(cè)，集成了激光、遙測(cè)、遙控和通信技術(shù)，應(yīng)用全站儀、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)等采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜工程動(dòng)態(tài)與靜態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。利用GPRS實(shí)現(xiàn)GPS原始數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)信息無線傳輸，在安全區(qū)域的控制中心就能夠及時(shí)分析和決策。GPS遠(yuǎn)程非接觸自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為礦山巖石工程監(jiān)測(cè)開辟了新模式。激光微小位移監(jiān)測(cè)、時(shí)域反射技術(shù)（TDR）、光纖應(yīng)變技術(shù)等也是礦山巖體工程非接觸監(jiān)測(cè)技術(shù)。

實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程與非接觸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)決策支持系統(tǒng)、CAD技術(shù)、衛(wèi)星信息傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等高新技術(shù)的綜合應(yīng)用，建立了工程數(shù)據(jù)庫和工程信息管理系統(tǒng)，為礦山工程監(jiān)測(cè)信息的收集與分析、工程設(shè)計(jì)與施工提供了有力的支持。

2.2監(jiān)測(cè)信息處理

工程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合工程地質(zhì)、巖體力學(xué)和地質(zhì)工程信息，有效地將來自監(jiān)測(cè)、理論分析和專家經(jīng)驗(yàn)的各種信息進(jìn)行綜合和集成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或人工報(bào)警。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息系統(tǒng)是一個(gè)大型的分析處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具有原始數(shù)據(jù)與文件輸入、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)查詢、圖文與報(bào)表輸入等基本功能。信息處理系統(tǒng)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接連接，能把自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)該系統(tǒng)可與其他軟件系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，成為各個(gè)系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，存儲(chǔ)重要?dú)v史信息，進(jìn)行變化趨勢(shì)分析，確定臨界狀態(tài)，自動(dòng)形成工程監(jiān)測(cè)的圖形、曲線、表格和文字報(bào)告。

監(jiān)測(cè)信息的可視化是在工程圖文管理環(huán)境下的圖形分析和子系統(tǒng)，可以對(duì)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)、水文氣象等信息進(jìn)行集成和可視化分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息分析在三維地質(zhì)體中的可視化，可對(duì)任意指定時(shí)間和區(qū)域的位移、變形、應(yīng)力分布等信息進(jìn)行綜合圖示。

［1］趙奎.礦山地壓測(cè)試技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

［2］鄒喜正.礦山壓力與巖層控制［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)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(qū)采煤技術(shù)工作。