[發(fā)明專利]沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011251633.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112412538B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫學(xué)波;陳法兵;王元杰;李巖;徐剛;潘俊鋒;王傳朋
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工開采研究院有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G08C17/02;H04J3/06;H04W4/38
• 代理公司: 北京中強(qiáng)智尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本申請公開了一種沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：設(shè)置在地面上的數(shù)據(jù)處理終端(1)、組網(wǎng)模塊(9)和至少一個(gè)地震計(jì)(10)，以及設(shè)置在礦井下的至少一個(gè)基站(3)、至少一個(gè)分站(4)和至少一個(gè)振動(dòng)傳感器(6)；環(huán)網(wǎng)交換機(jī)(2)分別與數(shù)據(jù)處理終端(1)以及基站(3)通訊連接，分站(4)分別與基站(3)以及振動(dòng)傳感器(6)通訊連接，振動(dòng)傳感器(6)采集的第一信號依次通過分站(4)、基站(3)、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)(2)傳輸至數(shù)據(jù)處理終端(1)中；地震計(jì)(10)通過組網(wǎng)模塊(9)與數(shù)據(jù)處理終端(1)通訊連接，地震計(jì)(10)采集的第二信號通過組網(wǎng)模塊(9)傳輸至數(shù)據(jù)處理終端(1)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到一種沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

沖擊地壓，是一種巖體中聚積的彈性變形勢能在一定條件下突然猛烈釋放，導(dǎo)致煤巖爆裂并彈射出來的現(xiàn)象。沖擊地壓常導(dǎo)致頂板事故，破壞井巷，并造成人員傷亡，毀壞設(shè)備，污染作業(yè)環(huán)境，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)與人員的生命。目前，隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害呈現(xiàn)越來越嚴(yán)重的發(fā)展態(tài)勢，給煤礦安全生產(chǎn)和廣大煤礦職工的生命安全造成了極大的威脅。隨著礦山數(shù)字化，信息化的發(fā)展，微震監(jiān)測技術(shù)在沖擊地壓突出的礦山應(yīng)用非常廣泛，成為監(jiān)測微震發(fā)生的一項(xiàng)重要技術(shù)。微震監(jiān)測技術(shù)主要是通過振動(dòng)傳感器采集煤巖體破裂過程中釋放的振動(dòng)信號，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的拾取、傳輸、計(jì)算后進(jìn)行定位與能量計(jì)算，確定振動(dòng)源的位置與能量等級，為煤礦開采沖擊地壓產(chǎn)生的傾向性評價(jià)與預(yù)防提供了重要手段。

近年來，國內(nèi)外監(jiān)測礦井沖擊地壓的儀器層出不窮，但普遍都具有定位精度較低、傳感器測量方式單一、現(xiàn)場設(shè)備布置繁瑣、后期維護(hù)升級難度大等特點(diǎn)。比如國外的沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備有波蘭的ARAMIS微震監(jiān)測系統(tǒng)，南非的ISS微震采集系統(tǒng)、加拿大工程微震集團(tuán)公司生產(chǎn)的ESG、波蘭的SOS系統(tǒng)。國內(nèi)的微震監(jiān)測系統(tǒng)也層出不窮，如煤炭科學(xué)研究總院、北京科技大學(xué)等單位也研制了沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備，這些設(shè)備在沖擊地壓的監(jiān)測預(yù)警方面起到了一定的作用，但從現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用效果來看，還有一定的差距。

通過深入研究現(xiàn)有沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)有如下不足與需要改進(jìn)的地方：

1、目前國內(nèi)外的沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備主要裝于礦井工作面前方，受煤礦開挖條件限制，所有監(jiān)測傳感器基本處于同一水平面，在沖擊地壓事件定位過程中，定位精度集中在傳感器所處平面范圍內(nèi)，對于垂直范圍的精度定位效果大打折扣。

2、目前國內(nèi)外沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備主要集中在振動(dòng)信號的某一頻段，不能全波段覆蓋，ISS和SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)、國內(nèi)的其它微震監(jiān)測系統(tǒng)主要集中在5Hz～150Hz頻段，沒有覆蓋高頻段信號范圍，而國內(nèi)外的地音監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測頻段主要集中在50Hz～1500Hz頻段，沒有覆蓋低頻段信號范圍。

3、目前國內(nèi)外沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備的物理架構(gòu)主要以線纜為主。ISS和SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)都是通過通信線纜上傳到地面計(jì)算機(jī)，國內(nèi)其他監(jiān)測設(shè)備也以線纜為主。分站的架設(shè)受現(xiàn)場供電與線纜架設(shè)條件影響，受限于一定區(qū)域。同時(shí)，有的廠家也用無線WIFI來傳輸振動(dòng)信號數(shù)據(jù)，但同步精度較低，對整個(gè)系統(tǒng)的定位效果影響很大。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供了一種沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：

設(shè)置在地面上的數(shù)據(jù)處理終端1、組網(wǎng)模塊9和至少一個(gè)地震計(jì)10，以及設(shè)置在礦井下的至少一個(gè)基站3、至少一個(gè)分站4和至少一個(gè)振動(dòng)傳感器6；

所述環(huán)網(wǎng)交換機(jī)2分別與所述數(shù)據(jù)處理終端1以及所述基站3通訊連接，所述分站4分別與所述基站3以及所述振動(dòng)傳感器6通訊連接，所述振動(dòng)傳感器6采集的第一信號依次通過所述分站4、所述基站3、所述環(huán)網(wǎng)交換機(jī)2傳輸至所述數(shù)據(jù)處理終端1中；

所述地震計(jì)10通過所述組網(wǎng)模塊9與所述數(shù)據(jù)處理終端1通訊連接，所述地震計(jì)10采集的第二信號通過所述組網(wǎng)模塊9傳輸至所述數(shù)據(jù)處理終端1中，所述數(shù)據(jù)處理終端1基于所述第一信號以及所述第二信號進(jìn)行沖擊地壓預(yù)警。