CN206684904U - 一种矿山排土场监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种矿山排土场监测装置。通过实时监测地表位移监测装置、内部位移监测装置、孔隙水监测装置、土压力监测装置、雨量监测装置、土壤含水率监测装置、温湿度监测装置的数据参数，控制中心服务器实时分析各监测装置的数据信息得到矿山排土场的灾难预警情况，以便工作人员进行处理。通过本实用新型的矿山排土场监测装置，可以及时发现矿山排土场的安全问题，提高了监测装置的及时性和准确度。

Description

一种矿山排土场监测装置

技术领域

本实用新型涉及智能监测领域，特别是涉及一种矿山排土场监测装置。

背景技术

我国矿山排土场数量众多，其规模越来越大，每年因采矿而排放的岩土近6亿吨。矿山排土场排放的是松散岩土，其强度及稳定性都较低，矿山排土场存在址选择不当、地基处理不好或乱采乱挖坡脚等人为原因，或遇强风、暴雨和降雪等自然天气，可能会引发排土场滑坡或泥石流等灾害，造成大量人员伤亡和财产损失。目前，关于矿山排土场监测装置的研究相对较少，在道路边坡、露天矿山采场边坡和尾矿库坝体边坡滑坡监测方面有一些研究，但不能应用于排土场滑坡灾害。排土场滑坡事故的发生是一个渐变的过程，刚开始时变化比较缓慢。随着时间的推移，边坡变形逐渐加速，临近滑坡事故时发展速度较快。而现有的监测装置在实现过程中存在及时性差和准确度低的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种矿山排土场监测装置，通过实时监测矿山排土场的各个参数，以解决现有监测装置存在的及时性差和准确度不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种矿山排土场监测装置，所述矿山排土场监测装置包括：地表位移监测装置、内部位移监测装置、孔隙水监测装置、土压力监测装置、雨量监测装置、土壤含水率监测装置、温湿度监测装置、数据采集仪、监控中心服务器；

所述地表位移监测装置位于矿山排土场监测区域的中轴线上，距离边坡N米处，所述地表位移监测装置的监测数据通过移动网络传输至所述监控中心服务器；

所述内部位移监测装置、所述孔隙水监测装置和所述土压力监测装置均位于所述矿山排土场的监测断面上且距离边坡的距离为N米，所述监测断面为所述检测区域内沿所述中轴线对称分布的横截面，且每一所述监测断面与另一所述所述监测断面之间距离相同，每一所述监测断面上分别安装有一个所述内部位移监测装置、一个所述孔隙水监测装置和一个所述土压力监测装置，每一所述内部位移检测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪，每一所述孔隙水监测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪，每一所述土压力监测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪；

所述雨量监测装置和所述温湿度监测装置均位于所述矿山排土场中轴线处观测墩上，并且与所述地表位移监测装置并列安装，所述雨量监测装置和所述温湿度监测装置分别通过电缆与一个所述数据采集仪连接；

所述土壤含水率监测装置位于所述监测区域的中轴线上，距离边坡N米处，且与坝边距离为M米，所述土壤含水率监测装置的输出端与一个所述数据采集仪连接；

所述数据采集仪的输出端与所述监控中心服务器通过移动网络传输数据信息，所述监控中心服务器用于根据所述数据采集仪传输的数据信息分析所述矿山排土场的灾难预警情况，以便工作人员进行处理。

可选的，所述矿山排土场监测装置还包括避雷装置，所述地表位移监测装置、内部位移监测装置、孔隙水监测装置、土压力监测装置、雨量监测装置、土壤含水率监测装置、温湿度监测装置都对应安装有避雷装置。

可选的，所述矿山排土场监测装置还包括太阳能供电装置，用于对所述矿山排土场监测装置的各个组件供电。

可选的，所述地表位移监测装置为GPS位移监测装置。

可选的，所述内部位移监测装置为测斜仪。

可选的，所述孔隙水监测装置为振弦式渗压计。

可选的，所述土压力监测装置为土压力计感应板。

可选的，所述雨量监测装置为雨量计。

可选的，所述土壤含水率监测装置为土壤含水计。

可选的，所述温湿度监测装置为温湿度传感器。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过布设于矿山排土场监测区域内的各个参数监测装置，可以实时采集各个监测装置的数据，并且通过监控中心服务器进行灾难预警分析，以便工作人员及时发现矿山排土场的安全问题，提高了监测装置的及时性和准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型矿山排土场监测装置结构图；

图2为本实用新型矿山排土场监测装置监测时各组件位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型矿山排土场监测装置结构图，如图1所示，所述监测装置包括：

地表位移监测装置101、内部位移监测装置102、孔隙水监测装置105、土压力监测装置107、雨量监测装置109、土壤含水率监测装置1013、温湿度监测装置1011、数据采集仪103、106、108、1010、1012和1014、监控中心服务器104。

地表位移监测装置101位于矿山排土场监测区域的中轴线上，距离边坡N米处，地表位移监测装置101的监测数据通过移动网络传输至所述监控中心服务器104；本实用新型设定监测区域为排土场靠近边坡的150m×30m矩形区域，距离边坡N米具体设置为距离边坡5米，也可以根据矿山排土场的实际情况划定其他监测区域和边坡距离(即N的取值)。本实用新型布设1个表面位移监测点(也可以布设多个监测点)，在排土场靠近边坡的150m×30m矩形区域的中轴线上，距离边坡5m处设置一个地表位移监测装置101，地表位移监测装置101可以为全球定位系统(Global Positioning System，GPS)位移在线监测装置，在距离边坡5m处设置一个GPS监测站，并在控制中心处设立一个GPS基准站。GPS设备输出的数据为RS232信号，然后由数据传输单元(Data Transfer unit，DTU)通过移动网络传输至监控中心服务器104，保障数据传输的安全性和可靠性。此外，排土场地表位移监测装置101还采用避雷装置保护监测装置的安全，例如采用避雷针进行直击雷防护，使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。

内部位移监测装置102、孔隙水监测装置105和土压力监测装置107均位于矿山排土场的监测断面上且距离边坡的距离为N米，所述监测断面为所述检测区域内沿所述中轴线对称分布的横截面，且每一所述监测断面与另一所述所述监测断面之间距离相同，每一所述监测断面上分别安装有一个所述内部位移监测装置102、一个所述孔隙水监测装置105和一个所述土压力监测装置107，每一所述内部位移检测装置102的输出端分别连接一个数据采集仪103，每一所述孔隙水监测装置105的输出端分别连接一个数据采集仪106，每一所述土压力监测装置107的输出端分别连接一个数据采集仪108。

以监测区域为150m×30m的监测区域、N值取5米为例，本实用新型布设4个内部位移监测点，在区域为150m×30m的监测区域内，沿中轴线左右15m及45m的轴线上各设置一条监测断面，共计四个断面，两两间距30m，每个监测断面设置一个内部位移监测装置102，内部位移监测装置102与边坡距离5m。同理，孔隙水监测装置105和土压力监测装置107的位置安置与内部位移监测装置102的位置相同。

内部位移监测装置102的输出端连接数据采集仪103，内部位移监测装置102为测斜仪传感器，测斜仪的传感器为微电机传感器，连接至数据采集仪后，由GPRS通讯模块将采集到的数据经过移动网络传输至监控中心服务器，保障数据传输的安全性和可靠性。根据系统的实际情况及所要达到的技术指标，本实用新型的内部位移监测装置102采用测斜仪进行测量，每个测斜孔深30m，在每个孔内安装3支测斜仪，安装深度分别为10m，20m，30m，形成一个垂直的监测面，根据具体实际情况也可以采用其他测量仪器进行测量，或者变换测斜仪的数量。孔隙水监测装置105可以采用振弦式渗压计，通过在排土场里钻孔，把渗压计放置在钻孔里(与渗压管结合使用)。通过测量渗压计在渗压管内受到水的压力，内部发生感应，转化为频率，进行传输。渗压计由专用水工电缆直接连接数据采集仪106，通过数据采集仪106中的GPRS通讯模块将数据采集仪采集到的数据通过移动网络传输至监控中心服务器，保障数据传输的安全性和可靠性。土压力监测装置107可以采用土压力计，安装在接近地面以下5m位置。同样的，土压力计由专用水工电缆直接连接数据采集仪，通过采集仪中的GPRS通讯模块将数据采集仪采集到的数据通过移动网络传输至监控中心服务器，保障数据传输的安全性和可靠性。

同时，将安装数据采集仪103、106和108的机柜使用膨胀螺丝安装至设备安置墩上，利用GPS的避雷网及避雷针，使用防雷器实现对感应雷的防护，感应雷防雷通过6平单芯铜线连接至现有避雷网上，保证感应雷避雷接地系统控制在4Ω以下。

现场采用太阳能供电，在监测区建立一套太阳能供电系统，因此可以引一根电源线至设备箱中，保证正常供电。

在排土场中轴线上的GPS观测墩附近设置一个雨量计观测墩雨量，监测装置109和温湿度监测装置1011均位于所述矿山排土场中轴线处的观测墩上，并且与所述地表位移监测装置101并列安装，雨量监测装置109和温湿度监测装置1010分别通过电缆与一个所述数据采集仪连接。雨量监测装置109可以采用翻斗式雨量计，温湿度监测装置1011可以采用温湿度传感器，雨量计由专用水工电缆直接连接数据采集仪1010，温湿度传感器由专用水工电缆直接连接数据采集仪1012，通过采集仪中的GPRS通讯模块将数据采集仪采集到的数据通过移动网络传输至监控中心服务器，保障数据传输的安全性和可靠性。

土壤含水率监测装置1013安置在排土场靠近坝边监测区域的中轴线上，距离坝边5m处设置一个土壤含水率监测点，监测点与边坡距离5m。土壤含水率监测装置1013可以采用土壤含水率计，由专用水工电缆直接连接数据采集仪1014，通过采集仪中的GPRS通讯模块将数据采集仪采集到的数据通过移动网络传输至监控中心服务器，保障数据传输的安全性和可靠性。

本实用新型中每一监测装置都配置有防雷装置，将安装采集仪的机柜使用膨胀螺丝安装至设备安置墩上，利用GPS的避雷网及避雷针，使用防雷器实现对感应雷的防护，感应雷防雷通过6平单芯铜线连接至现有避雷网上，保证感应雷避雷接地系统控制在4Ω以下。各监测设备统一采用太阳能供电，合理布线至供电箱，电源供电电缆采用聚氯乙烯铠装动力电缆(VV22-0.6/1KV)。敷设方式采用电缆沟直埋式。

图2为本实用新型矿山排土场监测装置监测时各组件位置示意图。如图2所示，监测区域201包括中轴线2011，监测断面2012、2014、2013和2015沿中轴线2011对称分布且两两间距相同。具体监测装置位于监测断面的位置参考图2，监测断面2012、2014、2013和2015的监测装置安置位置相同，以监测断面2012为例，地表位移监测装置2021、雨量监测装置和温湿度监测装置2022、土壤含水率监测装置2023位于中轴线2011上，内部位移监测装置2024、孔隙水监测装置2025、土压力监测装置2026位于监测断面2012上。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种矿山排土场监测装置，其特征在于，所述矿山排土场监测装置包括：地表位移监测装置、内部位移监测装置、孔隙水监测装置、土压力监测装置、雨量监测装置、土壤含水率监测装置、温湿度监测装置、数据采集仪、监控中心服务器；

所述地表位移监测装置位于矿山排土场监测区域的中轴线上，距离边坡N米处，所述地表位移监测装置的监测数据通过移动网络传输至所述监控中心服务器；

所述内部位移监测装置、所述孔隙水监测装置和所述土压力监测装置均位于所述矿山排土场的监测断面上且距离边坡的距离为N米，所述监测断面为所述监测区域内沿所述中轴线对称分布的横截面，且每一所述监测断面与另一所述监测断面之间距离相同，每一所述监测断面上分别安装有一个所述内部位移监测装置、一个所述孔隙水监测装置和一个所述土压力监测装置，每一所述内部位移监测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪，每一所述孔隙水监测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪，每一所述土压力监测装置的输出端分别连接一个所述数据采集仪；

所述雨量监测装置和所述温湿度监测装置均位于所述矿山排土场中轴线处的观测墩上，并且与所述地表位移监测装置并列安装，所述雨量监测装置和所述温湿度监测装置分别通过电缆与一个所述数据采集仪连接；

所述土壤含水率监测装置位于所述监测区域的中轴线上，距离边坡N米处，且与坝边距离为M米，所述土壤含水率监测装置的输出端与一个所述数据采集仪连接；

所述数据采集仪的输出端与所述监控中心服务器通过移动网络传输数据信息，所述监控中心服务器用于根据所述数据采集仪传输的数据信息分析所述矿山排土场的灾难预警情况，以便工作人员进行处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述矿山排土场监测装置还包括避雷装置，所述地表位移监测装置、内部位移监测装置、孔隙水监测装置、土压力监测装置、雨量监测装置、土壤含水率监测装置、温湿度监测装置都对应安装有避雷装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述矿山排土场监测装置还包括太阳能供电装置，用于对所述矿山排土场监测装置的各个组件供电。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述地表位移监测装置为GPS位移监测装置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内部位移监测装置为测斜仪。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述孔隙水监测装置为振弦式渗压计。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述土压力监测装置为土压力计感应板。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述雨量监测装置为雨量计。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述土壤含水率监测装置为土壤含水计。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温湿度监测装置为温湿度传感器。