CN201730613U - 一种非煤矿山微震监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种微震监测的技术，尤其涉及一种非煤矿山微震监测系统。本实用新型监测系统包括低频微震动监测装置，井下网络多通道采集单元，单模光纤高速数据传输局域网，及地面数据接收处理平台，对井下传输上来的实时数值信号进行数据采集处理，对微震信号进行分析计算定位确定震源发生地位置的类型，并对可能发生的地质灾害进行预测和预报。本实用新型的优点是：可提供非煤矿山生产过程中井下围岩微震动的实时在线监测，并加以分析判断预报地质灾害，使得矿山生产过程安全高效，减少由于地质灾害带来的人员和财产损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微震监测的技术，尤其涉及一种非煤矿山微震监测系统。
背景技术
非煤矿山生产随着井下采掘的进行，不断加深生产巷道受岩体压力增加，可能会引起采掘巷道顶板垮塌、突水淹井、冲击地压等矿山井下地质灾害。本微震监测系统主要针对巷道围岩进行监测，通过对信号的分析从而达到早期预报井下可能发生的矿井地质灾害。微震监测技术是目前国内外常用的岩体工程安全监测技术，广泛应用于岩体的安全预测和预报。非煤矿山井下开采的阶段高度大多在60m、分段高度在10～12m左右，根据非煤矿山安全生产的要求，按照岩体随着开采深度的增加所受地应力也在增加，从而可能发生一系列如井下巷道大面积坍塌、水突涌以及岩爆等地质灾害，而应用于地下矿对井下围岩的微震动的实时在线监测分析与判断，预防、预测井下事故发生的非煤矿山微震监测系统，还未见记载。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种可在非煤矿山生产过程中井下围岩微震动的实时在线监测，并加以分析判断预报地质灾害，使得矿山生产过程安全高效，减少由于地质灾害带来的人员和财产损失的非煤矿山微震监测系统。本实用新型的另一目的是提供一种实时在线的微震监测技术，通过本监测系统的在线实时监测，对生产中的正常爆破落矿进行波形分析和资料的整理工作，以掌握整个生产过程中的效果和对周围设备系统的振动状况。
本实用新型一种非煤矿山微震监测系统包括低频微震动监测装置，其由一个一次性定位底座用粘合剂固定于井下钻孔内的特定位置，装置内可以安置多种规格的微震动传感器；井下网络多通道采集单元，安装在井下各阶段或分段的巷道内，经屏蔽电缆连接多个低频微震动监测装置，用以对传感器传输信号进行模数转换，再通过光纤传出；单模光纤高速数据传输局域网，连接井下多通道采集单元与地面数据接收处理平台；地面数据接收处理平台包括远程监控计算机及设置在远程监控计算机内的数据预处理方式设定界面、远程采集参数设置界面和信号显示与判断界面，对井下传输上来的实时数值信号进行数据采集处理，对微震信号进行分析计算定位确定震源发生地位置的类型，并对可能发生的地质灾害进行预测和预报，所述的低频微震动监测装置包括一次性定位底座、监测装置外壳、拆卸卡式销钉、顶盖固定螺钉、监测装置顶盖、输出信号电缆、安装孔孔底、粘合剂、传感器、安装孔孔口、监测装置拆装套筒、监测装置拆装套筒一端设置的拆装套筒弧形槽和拆装套筒长槽，所述的一次性定位底座与监测装置外壳一端部螺纹连接，传感器设置在监测装置外壳的空腔内，其输出信号电缆从监测装置外壳与一次性定位底座与对端引出并通过监测装置顶盖的中心孔穿出，监测装置顶盖通过顶盖固定螺钉与监测装置外壳固定连接。
本实用新型一种非煤矿山微震监测系统与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型一种非煤矿山微震监测系统通过在线实时监测，在线实时监测系统可以按采掘进度以分段为单元进行系统优化布置。对生产中的正常爆破落矿进行波形分析和资料的整理工作，以掌握整个生产过程中的效果和对周围设备系统的振动状况。可提供非煤矿山生产过程中井下围岩微震动的实时在线监测，并加以分析判断预报地质灾害，使得矿山生产过程安全高效，减少由于地质灾害带来的人员和财产损失。本实用新型的优点是：
(1)基于可移动式微震监测系统可长期实时在线自动记录，每日均能即时监测生产过程中围岩的微震动情况，并可进行分析、判断围岩状况，建立完整的微震动数据资料库。
(2)监测系统可将发生过大的微震动其发生的时间记录、分析、定位、判断震动源的类型并保存，以便于安全管理人员及时发出预警信号以确保生产的安全运行。
(3)通过本实用新型的监测记录，可协助爆破落矿的效果改进，以及对周围设备系统的震动影响，建立自有的震动数据库测量技术，以供生产工程师作为生产设计的参考依据。
附图说明
本实用新型一种非煤矿山微震监测系统有如下附图：
图1为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统结构示意图；
图2为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统微震监测装置立体结构示意图；
图3为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统微震监测装置外观结构示意图；
图4为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统安装结构示意图；
图5为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统监测装置拆卸套筒立体结构示意图；
图6为本实用新型一种非煤矿山微震监测系统监测装置拆卸套筒剖视结构示意图。
其中：1、频微震动监测装置；2、井下网络多通道采集单元；3、单模光纤高速数据传输局域网；4、数据预处理方式设定界面；5、远程监控计算机；6、远程采集参数设置界面；7、信号显示与判断界面；8、一次性定位底座；9、监测装置外壳；10、拆卸卡式销钉；11、顶盖固定螺钉；12、监测装置顶盖；13、输出信号电缆；14、安装孔孔底；15、粘合剂；16、传感器；17、安装孔孔口；18、监测装置拆装套筒；19、拆装套筒弧形槽；20拆装套筒长槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型一种非煤矿山微震监测系统技术立案作进一步描述如。
如图1-图6所示，本实用新型一种非煤矿山微震监测系统包括低频微震动监测装置1，其由一个一次性定位底座用粘合剂固定于井下钻孔内的特定位置，装置内可以安置多种规格的微震动传感器；井下网络多通道采集单元2，安装在井下各阶段或分段的巷道内，经屏蔽电缆连接多个低频微震动监测装置1，用以对传感器16传输信号进行模数转换，再通过光纤传出；单模光纤高速数据传输局域网3，连接井下多通道采集单元2与地面数据接收处理平台；地面数据接收处理平台包括远程监控计算机5及设置在远程监控计算机5内的数据预处理方式设定界面4、远程采集参数设置界面6和信号显示与判断界面7，对井下传输上来的实时数值信号进行数据采集处理，对微震信号进行分析计算定位确定震源发生地位置的类型，并对可能发生的地质灾害进行预测和预报，所述的低频微震动监测装置1包括一次性定位底座8、监测装置外壳9、拆卸卡式销钉10、顶盖固定螺钉11、监测装置顶盖12、输出信号电缆13、安装孔孔底14、粘合剂15、传感器16、安装孔孔口17、监测装置拆装套筒18、监测装置拆装套筒18一端设置的拆装套筒弧形槽19和拆装套筒长槽20，所述的一次性定位底座8与监测装置外壳9一端部螺纹连接，传感器16设置在监测装置外壳9的空腔内，其输出信号电缆13从监测装置外壳9与一次性定位底座8与对端引出并通过监测装置顶盖12的中心孔穿出，监测装置顶盖12通过顶盖固定螺钉11与监测装置外壳9固定连接。
所述的低频微震监测装置1速度的电压灵敏度至少28v/m/s，有效频宽至少4.5～800Hz，监测速度幅值±0.1m/s。
所述的井下网络多通道采集单元2的各个信号通道的有效频宽至少4.5～800Hz，每通道采集速度12.5KHz，采样信号分辨率至少10μm/s。
所述的井下网络多通道采集单元2包括有数值信号缓存体以及多达16个通道模拟信号采集单元，该数值信号缓存体设置有震动速度上限设定值、采集记录时间设定值。
所述的地面数据接收处理平台包括有远程采集信号设置界面6，以设置各个通道测量采集信号的采集速度、采集长度、起始和终止通道号，数据预处理方式设定界面4采集信号的前处理——滤波消噪、P波到时判断分析、震源定位分析和震源类型分析，以及地质灾害预测判断分析等；经过信号显示与判断界面7运算分析处理过的信号资料经由传输界面以及传输线路传送至一电脑装置远程监控计算机5，并进行压缩、贮存、以及建立完整原始数据资料库和事故分析类型数据库。
所述的一次性定位底座8与固定在监测装置外壳9相对一端通过粘合剂15固定在安装孔孔底17，传感器16输出信号电缆13从安装孔孔口17穿出与多通道采集单元2连接。
实施例1。
在本实用新型低频微震动监测装置1的结构设计中，主要包括有一次性定位固定底座8和内装低频微震动传感器16的装置壳体9，以及带拆装销钉10的监测装置顶盖12；该低频微震动监测装置1可以根据井下监测需要，安装于钻孔，从安装孔孔口17穿入孔内，通过粘合剂15粘接固定于安装孔孔底14内任意位置，安装数量按多通道采集单元2组合确定，每个采集单元可以最大安装数为16个低频微震监测装置1，并且这些监测装置可以拆卸转移安装位置。拆卸时，采用监测装置拆装套筒18将开有长槽20的一端伸入钻孔内，其端部的弧形槽19卡住低频微震支监测装置1的设置在监测装置顶盖12上的拆卸卡式销钉10，左旋监测装置拆装套筒18，便可将监测装置外壳9连同其中的传感器16及输出信号电缆13一起拆下。
全部多通道采集单元2通过一单模光缆3与地面远程监控计算机5相连接，把实时在线监测数据传输到地面监控中心。在本实用新型的实施中，地面远程监控计算机对井下多通道采集单元进行远程参数设置6，对传输到地面监控计算机中的实时信号进行消噪处理、P波到时分析计算、震源定位计算、波形模式识别等数据与处理方式设定4，并且实施信号显示与判别7，最后建立原始数据库和信号模式识别数据库。
因此，鉴于非煤矿山安全生产的要求，本实用新型的主要目的是提供一种非煤矿山微震监测系统，通过本实用新型的技术，可提供非煤矿山生产过程中井下围岩微震动的实时在线监测，并加以分析判断预报地质灾害，使得矿山生产过程安全高效，减少由于地质灾害带来的人员和财产损失。
本实用新型的另一目的是提供一种实时在线的微震监测技术，通过本监测系统的在线实时监测，对生产中的正常爆破落矿进行波形分析和资料的整理工作，以掌握整个生产过程中的效果和对周围设备系统的振动状况。
为了要达到上述的目的，本实用新型非煤矿山微震监测系统，其特征在于包括：
低频微震动监测装置，其由一个一次性定位底座用粘合剂固定于井下钻孔内的特定位置，装置内可以安置多种规格的微震动传感器；井下网络多通道采集单元，安装在井下各阶段或分段的巷道内，经屏蔽电缆连接多个低频微震动装置，用以对传感器传输信号进行模数转换，再通过光纤传出；单模光纤高速数据传输局域网，连接井下多通道采集单元与地面数据接收处理平台；地面数据接收处理平台，对井下传输上来的实时数值信号进行数据采集处理，对微震信号进行分析计算定位确定震源发生地位置的类型，并对可能发生的地质灾害进行预测和预报。
该低频微震监测装置速度的电压灵敏度至少28v/m/s，有效频宽至少4.5～800Hz，监测速度幅值±0.1m/s。
该井下网络多通道采集单元的各个信号通道的有效频宽至少4.5～800Hz，每通道采集速度12.5KHz，采样信号分辨率至少10μm/s。
该地面数据接收处理平台包括有采集信号设置界面，以设置各个通道测量采集信号的采集速度、采集长度、起始和终止通道号，采集信号的前处理——滤波消噪、P波到时判断分析、震源定位分析和震源类型分析，以及地质灾害预测判断分析等；经过运算分析处理过的信号资料经由传输界面以及传输线路传送至一电脑装置，并进行压缩、贮存、以及建立完整原始数据资料库和事故分析类型数据库。
经由本实用新型的监测、记录可达到下列预期效果：
(1)基于可移动式微震监测系统可长期实时在线自动记录，每日均能即时监测生产过程中围岩的微震动情况，并可进行分析、判断围岩状况，建立完整的微震动数据资料库。
(2)监测系统可将发生过大的微震动其发生的时间记录、分析、定位、判断震动源的类型并保存，以便于安全管理人员及时发出预警信号以确保生产的安全运行。
(3)通过本实用新型的监测记录，可协助爆破落矿的效果改进，以及对周围设备系统的震动影响，建立自有的震动数据库测量技术，以供生产工程师作为生产设计的参考依据。
Claims (6)
1.一种非煤矿山微震监测系统，所述的系统包括低频微震动监测装置(1)，其由一个一次性定位底座用粘合剂固定于井下钻孔内的特定位置，装置内可以安置多种规格的微震动传感器；井下网络多通道采集单元(2)，安装在井下各阶段或分段的巷道内，经屏蔽电缆连接多个低频微震动监测装置(1)，用以对传感器(16)传输信号进行模数转换，再通过光纤传出；单模光纤高速数据传输局域网(3)，连接井下多通道采集单元(2)与地面数据接收处理平台；地面数据接收处理平台包括远程监控计算机(5)及设置在远程监控计算机(5)内的数据预处理方式设定界面(4)、远程采集参数设置界面(6)和信号显示与判断界面(7)，对井下传输上来的实时数值信号进行数据采集处理，对微震信号进行分析计算定位确定震源发生地位置的类型，并对可能发生的地质灾害进行预测和预报，其特征在于：所述的低频微震动监测装置(1)包括一次性定位底座(8)、监测装置外壳(9)、拆卸卡式销钉(10)、顶盖固定螺钉(11)、监测装置顶盖(12)、输出信号电缆(13)、安装孔孔底(14)、粘合剂(15)、传感器(16)、安装孔孔口(17)、监测装置拆装套筒(18)、监测装置拆装套筒(18)一端设置的拆装套筒弧形槽(19)和拆装套筒长槽(20)，所述的一次性定位底座(8)与监测装置外壳(9)一端部螺纹连接，传感器(16)设置在监测装置外壳(9)的空腔内，其输出信号电缆(13)从监测装置外壳(9)与一次性定位底座(8)与对端引出并通过监测装置顶盖(12)的中心孔穿出，监测装置顶盖(12)通过顶盖固定螺钉(11)与监测装置外壳(9)固定连接。
2.根据权利要求1所述的非煤矿山微震监测系统，其特征在于：所述的低频微震监测装置(1)速度的电压灵敏度至少28v/m/s，有效频宽至少4.5～800Hz，监测速度幅值±0.1m/s。
3.根据权利要求1所述的非煤矿山微震监测系统，其特征在于：所述的井下网络多通道采集单元(2)的各个信号通道的有效频宽至少4.5～800Hz，每通道采集速度12.5KHz，采样信号分辨率至少10μm/s。
4.根据权利要求1所述的非煤矿山微震监测系统，其特征在于：所述的井下网络多通道采集单元(2)包括有数值信号缓存体以及多达16个通道模拟信号采集单元，该数值信号缓存体设置有震动速度上限设定值、采集记录时间设定值。
5.根据权利要求1所述的非煤矿山微震监测系统，其特征在于：所述的地面数据接收处理平台包括有远程采集信号设置界面(6)，以设置各个通道测量采集信号的采集速度、采集长度、起始和终止通道号，数据预处理方式设定界面(4)采集信号的前处理——滤波消噪、P波到时判断分析、震源定位分析和震源类型分析，以及地质灾害预测判断分析等；经过信号显示与判断界面(7)运算分析处理过的信号资料经由传输界面以及传输线路传送至一电脑装置远程监控计算机(5)，并进行压缩、贮存、以及建立完整原始数据资料库和事故分析类型数据库。
6.根据权利要求1所述的非煤矿山微震监测系统，其特征在于：所述的一次性定位底座(8)与固定在监测装置外壳(9)相对一端通过粘合剂(15)固定在安装孔孔底(17)，传感器(16)输出信号电缆(13)从安装孔孔口(17)穿出与多通道采集单元(2)连接。
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