矿压监测系统矿山地压监测方案.doc

矿压监测系统矿山地压监测方案
监测的目的和内容
KJ616矿压监测系统监测的目的主要是：根据采场地压活动的一般规律，在矿体回采过程中，对空区上部顶板和两侧的矿岩及矿体内应力大小及变化情况，形成一套完整的监测系统，及时准确掌握空区周边围岩变化情况及井下地压变化情况，完善矿山地压安全监测控制技术，避免灾害事故，确保安全生产。
监测的主要内容：
一、 监测空区周边围岩的应力变化情况；
二、 监测回采分段的应力变化情况。
地压监测网布设的基本原则
（1）地压监测是一个长期的过程，布设的监测网应与矿山开采现状相结合，考虑矿山长、短期的监测布置；
（2）地压监测网的布设与矿山的生产紧密结合，对开采区域实行重点监测，以保障开采区域的安全，立足矿山的现有开采条件；
（3）地压监测网内的观测手段多样化。同时采用压力监测、位移监测、岩体声发射监测等多种地压监测手段。
（4）根据河南金源黄金矿业股份有限责任公司祁雨沟矿区地质条件和采矿方法，矿山的地压规律、岩体类型及其物理力学性质等设定观测网和网内测点的分布。
（5）根据现场实际和适用性，恰当地选择地压观测仪器的种类、规格型号及其埋设方式。
监测方法和监测设备的选择
监测方法和监测设备选择的准则
一个完善可靠的矿山地压监视系统应包括：及时的符合实际需要的网点布置、正确的监测方法、可靠的监测技术、设备和科学的分析手段，因此准确选择好监测方法和监测设备是监测工作成功的关键。根据矿山的实际情况及监测要求，本次地压监测工作在选择监测方法和监测设备时我们确定以下原则：
①监测方法技术成熟、安全可靠，方法适用；
②监测数据准确、监测设备稳定、可靠，尽可能降低设备成本。
监测方法的选择
根据各种地下工程体应力（压力）产生的机理及表现形式，目前国内外各种地下工程岩体的监测大致分为：原岩应力及应力（压力）变化测量、变形位移测量、外观形态和内部微破坏的监测三种形式。常用的监测方法有：水准测量、沉降测量、围岩体内部位移测量、开挖空间的收敛测量、围岩体内应力测量、围岩体内破坏状况测量、围岩体内破坏过程的声频测量等。各种监测方法有其一定的监测适用范围，在选择监测方法时应依据具体的监测目的和要求、测量的精度要求、地下工程体的环境状况、围岩体的力学特性等进行针对性的选择。根据本次监测的目的和内容以及金源金矿岩体的力学特性，本次地压监测拟选择进行：
①沉降测量
②围岩体内应力测量
③围岩体内部位移测量
④围岩体内破坏过程的声发射测量
根据目前矿区实际情况，选择围岩体内应力测量、围岩体内破坏过程的声发射测量。
监测设备的选择
监测设备的类别
在地下工程体的监测中，根据监测方法的不同使用的监测设备不同，在同一种监测方法中，依据监测设备使用的位置、监测的对象、监测目的的不同使用的仪器设备也不相同，总体来说，根据上述监测分类，各类中常用的监测设备有：
①应力（压力）变化测量设备有：空芯包体应力计(压力计)、压磁应力计、钻孔应力计、压力盒、测力计、应变计、液压计、光弹应力计等；
②内部微破坏的监测设备有：声波仪、声发射仪等。
选用的监测设备
⑴岩体应力测量
回采时的岩体压力监测，根据位置和精度要求的不同可选用钻孔应力计进行测量。
⑵岩体声发射测量
为了解矿柱回采时的岩体破坏情况,采用声发射仪对岩体微破裂产生的声发射进行监测与定位。
声发射仪按通道的数量可分为单通道声发射检测仪和多通道声发射源定位和分析系统。单通道声发射检测仪可进行声发射信号的多种分析，但无法进行声源定位；多通道声发射源定位和分析系统则可进行多种分析和定位。目前单通道声发射检测仪多为便携式，用于井下监测方便，且价格远低于多通道声发射源定位和分析系统，现场使用较多。多通道声发射源定位和分析系统目前多采用电缆线连接探头和主机进行实时监测，信息准确性和可靠性较高。
监测网布置
监测内容
1、岩体二次应力测量：当在围岩及矿体内进行掘进与开采，形成不同深度水平、不同方向延伸的各种井巷、采场，就不同程度地破坏了原有的应力平衡状态，在岩体自重、地温、地下水、构造应力和采掘活动等诸因素的作用下，围岩与矿体会在一定范围内进行应力重分布，产生不同程度的应力释放或应力集中，形成应力扰动区，这种岩体应力重分布又称为岩体二次应力。在应力扰动区，当岩体 应力超过岩体强度便会引起岩体发生变形、位移、片帮、崩塌、冒顶等地压现象。岩体二次应力测量是地压监测的一项重要内容。通过监测开采过程中采场内岩体二次应力变化；采场上中段岩体二次应力变化；采场东西两侧岩体二次应力变化，了解开采过程中岩体二次应力变化规律，为不断地优化采掘设计提供依据。
2、岩体声发射监测：岩体的冒落和崩塌以及岩爆是造成井下伤亡事故和生产停顿的主要原因之一，在井下施工中，工人经常听到岩石的声响，并以此作为岩石破坏紧急险情的警报。室内和现场观测研究表明，岩体开挖引起的应力重分布，导致岩体内部产生破裂或是原有裂隙的进一步扩展，当岩体内积累的变形能释放时，应力波同时向外传播，发出一系列声发射信号（也称地音），声发射信号的强弱多寡与岩体特性和受力状况有关，并且在岩体破坏前有一个急剧增加的过程，因此，岩体声发射监测可以预测岩体的稳定性，以及预报岩爆。故采用岩体声发射监测技术监测开采过程中采场顶板和空区周边岩体的破坏情况，为回采作业提供安全保障。
监测网布置原则
为了观测受开采影响的岩体是否破坏，采集到可靠和全面的岩体变化情况，根据技术和经济的可能条件，力求体现以下原则：
⑴监测点选择在受采动影响最敏感且矿岩整体性好，节理裂隙不发育的地方；
⑵主要观测回采分段矿体及围岩的应力变化、空区围岩应力变化。
⑶钻孔应力监测点的间距一般为60m左右。

⑷声发射监测点沿矿体走向和倾向在空区周边的中心位置布置监测点。
监测仪器的安装和使用
地压监测通常都是多方面、多手段的综合监测。根据此次监测范围大、兼顾短期及长期监测等因素。本着简单、实用、经济的原则选用以下几种监测手段：
(1)采用钻孔应力计测量压力变化值；
(2)采用声发射仪器监测空区围岩的变化；
钻孔应力计
钻孔应力计有振弦式和液压式两种形式，均属于电测元件。本方案采用的是振弦式，可以实现远距离监测和自动记录，有利于地压监测自动化。
工作原理：通过岩体应力变化引起钻孔变形，此变形传递至测量元件，引起元件中钢弦张力的变化，钢弦的共振频率和振动产生的电流随之发生变化。因此，测量仪表通过测量电流，并由电流—振弦振动频率—振弦张力—钻孔变形— 岩体应力变化之间的关系即可获得围岩压力的变化。
钻孔应力计以钢弦作传感元件，数字讯号输出，具有灵敏度高、抗干扰能力强、长期稳定性好、可以遥测、使用方便、过程操作重复性好等优点。
圆形承压板和油压枕间是面接触滑动配合。当油压枕固定，承压板可沿面滑动，直径随之扩大，以保证承压板与钻孔壁接触之后较快接受来自岩体的压力。

油压枕是受力敏感部分，枕内充满不可压缩的真空油体，并通过导管通往传感头，构成一密封的液压系统。其工作过程是：当岩体压力经过承压板作用油压枕上，使其受压变形后，油体压力均匀地作用在传感头的弹性膜板上，使之挠曲变形。一端固定在膜板上的钢弦应力受其控制而变化，钢弦的自振频率也发生相应变化，弦的张力越大，其自振频率越高。每台压力传感器出厂前都进行了标定，标定压力按满量程的10%逐级增加，共十一点（包括零点），由标定数据整理出输入压力——输出频率曲线，通过SY-2型便携式传感器数据检测仪接收压力传感器的输出信号f值，对照压力——频率曲线可查出对应的压力值。
用数学计算的方法，也可得到较高的精度：

式中 ——第i次测量的压力。i=1、2、3……
——初始频率
——实测频率
——截距（常数）
——系数
仪器仪表
监测所用仪器仪表见下所示(仅供参考)

产品名称
型号
量程
数量
单位
备注说明
位移传感器
SZZX-Q200B
200
8
个
应力监测
处理器

32
支
数据转换处理（配合钻孔应力计使用）
中继器

6
支
信号放大（600～800米配1个）
电源控制器

6
个
分段供电
电源适配器

7
个
电源转换
密封机箱

7
个
设备保护
自动采集箱
SZZX-MCU485

1
台
自动采集控制设备
微波无线收发仪
SZZX-MCU

1
台
数据采集服务器（用户自购）
采集软件

1
套
上层控制软件
水工电缆
2×2×0.37

100
米
产品用线
2×3×0.75

5000
米
系统总线
钻孔应力计
40Mpa
32
个

STL-12声发射监测系统

1
个

安装指导及系统调试服务费

建议
根据监测方案设计，建议立即着手对仪器设备考察、采购，及时建立空区监测系统，为矿体安全回采提供安全技术保障。同时矿山地压监测是一个长期的过程，只有对监测数据的连续观测并经合理分析后才能对矿山的地压灾害进行预测预报。在形成监测系统后建议成立一支懂专业技术、有责任心、肯吃苦的地压监测队伍。
销售经理：刘经理 电话:[phone]