煤矿冲击地压动态监测预警系统研发成功

冲击地压作为一种特殊的矿山压力显现形式,随矿产资源开采深度和强度的不断增加,已成为深部资源开采领域面临的主要灾害之一。地下采矿工程受深部开采“时空关系+覆岩结构+地质构造”等多重复杂因素影响,呈现出“地应力场+采动应力场+支护应力场”多场叠加的复杂应力分布现象,导致应力场分布规律模糊不清;且受限于当前的理论及技术手段的研发成熟度(监测范围、抗干扰性、耐久性和长期稳定性等方面),地下空间复杂环境下煤岩体三维应力演化过程的动态长期监测非常困难,灾害机理及预警研究缺乏可靠的技术支撑。因此,如何实现采场围岩应力的三维动态长期测试,进一步加强远程应力智能化实时监测预警研究是目前的当务之急,也是亟待解决的一项重大技术难题。

中国科学院武汉岩土力学研究所施工过程力学课题组通过对三维应力传感器技术理论、状态信息实时感知及智能在线处理等技术方面的深入研究,取得如下进展:(1)自主研发一种高精度的光纤光栅三维应力传感器,其耐腐蚀性、抗地下水和电磁干扰性能及长期稳定性大幅提高,可同时实现对工程建设期的岩体地应力测试和工程运营期的长期实时跟踪监测,填补了业内空白。(2)以物联网、智能技术、云计算与大数据等新一代信息技术为手段,以全面感知、实时传送和智能在线处理为运行方式,建立了智能化的采场围岩远程三维应力场的实时监测系统,具有自动监测、数据共享和远程控制等优势。(3)对采集的应力状态信息进行数据挖掘和智能学习,建立了动态应力风险预警指标和模型,为地下空间复杂环境下冲击地压的预警、信息化施工及防灾减灾措施提供理论与技术支撑条件。

研究工作得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)等的资助,已申请多项发明专利,对复杂环境下地下工程冲击地压等动力灾害的预警及优化掘进施工具有重要指导意义。研究成果应用于兖矿集团东滩煤矿、济三煤矿等国内多处地下工程,取得显著社会经济效益。

三维光纤光栅应力传感器

软件分析系统

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