专利名称：高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法
技术领域：
本发明属于冶金矿山技术领域，涉及一种监测高深溜井的方法，特别涉及一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法。
背景技术：
矿山开采过程中通常采用具有投资少、设备少、成本低及生产能力大等优点的高深溜井运输的生产方式。但在生产过程中高深溜井也会经常发生堵塞、塌方等事故，严重影响矿山生产，也给人身安全带来极大威胁。一般情况下通过联络巷观察溜井的堵塞状况，但由于溜井放矿过程中井筒内矿石流动时侧压力的存在，使得溜井与联络巷的连接处基本堵死，需要清碴后才能进行观测。然而，由于提前无法判断溜井堵塞部位，井筒内堵塞拱以下的矿面什么时间放矿至联络道底板处是很难估计的，往往需要一边放矿，一边采用人工插杆法进行探测，待井筒内的矿面放至联络道底板处才可清理堵塞联络巷的矿碴，矿碴清理后再由人工观察溜井堵塞情况。而在放矿、人工探测、清理矿碴及堵塞观察的整个过程中，作业人员直接暴露在堵塞拱一旦塌落后形成的巨大空气冲击波伤害的范围内，无法保障作业人员人身安全。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，对放矿过程、堵塞拱活动情况以及溜井井筒局部井壁进行监测，使作业人员在安全环境中施工作业。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，采用音频视频监听系统对高深溜井堵塞后井筒堵塞拱进行观测监听，为制定疏通溜井的方案提供科学合理的可靠依据，放矿控制精确到位，降低了观测溜井堵塞和溜井疏通工作的安全风险，该观测监听方法具体按以下步骤进行；
步骤1:从与高深溜井相邻的水平回风巷向高深溜井钻凿联络巷、施工硐室和观察炮孔；使观察炮孔一端与施工硐室相连，另一端与高深溜井相连；观察炮孔直径需满足放置摄像机、拾音器及后续堵塞处理爆破器材放置的需求；
步骤2 :高深溜井发生堵塞后，为了将高深溜井中堵塞部位以下的矿石矿面放至观察炮孔以下，需控制放矿过程，即对溜井井筒内矿石矿面的观测控制，具体方法是
1)疏通观察炮孔，架设包括拾音器、监视器、计算机和调好焦距摄像机的视频系统；
2)按照摄像机在前、拾音器在后的顺序，将摄像机和拾音器依次送入观察炮孔内，摄像机放至距观察炮孔与高深溜井相交处300 500mm位置，调整摄像机的位置，视频音频调试正常；
3)通过视频系统观察高深溜井内放矿时矿石的流动情况，当高深溜井矿石矿面放至观察炮孔以下时，停止放矿，测量高深溜井内下放后的矿面距观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离；根据处理高深溜井的需要，设定矿面下落后距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离，结合单位高度溜井的储矿量，计算出相应的放矿量，根据计算得到的放矿量进行定量放矿，使高深溜井内的矿面距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离符合设定的距离要求，停止放矿；
5)根据高深溜井生产运行记录数据，从高深溜井实际堵塞时间开始至矿面放至观察炮孔以下为止，通过放出矿石量与单位截面高深溜井储矿量测算出高深溜井内矿石的堵塞位置；
步骤3 :当高深溜井内矿面放至设定位置时，对高深溜井井筒内的堵塞拱进行监听，通过整理分析监听资料，判断堵塞拱的稳定程度，为溜井堵塞处理方案的制定提供依据；具体方法如下
1)开启计算机，摄像机采集的视频信息和拾音器采集的音频信号输入计算机；
2)检查分析收集的信息，并将音频信号转化为波形信号，通过回放峰形信号，根据石子掉落的大小和时间间隔判断溜井堵塞拱的活动情况，定性分析堵塞拱的稳定性。本发明观测监听方法通过设置联络巷、施工硐室和观察孔，并架设音频、视频设施对放矿过程的控制、堵塞拱活动情况的监听、以及溜井井筒局部井壁的观察等工作，摸清了溜井堵塞及塌方的原因，为从制定科学合理的溜井检修方案提供了技术保障，从根本上消除了生产隐患。并使作业人员在安全环境中的施工作业，避免了人身伤害事故的发生，同时填补了国内矿山对高深溜井井筒堵塞后无法定性观测分析的空白。
图1是高深溜井堵塞后，从外部向该高深溜井施工联络井等辅助观测工程后形成的结构示意图。图2是本发明实施例中溜井堵塞后通过观察炮孔观测溜井放矿的状况图。图3是图2所示溜井内矿面放至观察炮孔以下时观测到的状况图。图4是通过音频拾音器采集的音频信号经过处理形成的波形图。图1中1.闻深溜井，2.通风巷，3.联络巷，4.施工砸室，5.观察炮孔，6.通风井。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。矿山开采过程中通常采用高深溜井运输开采出的原矿，具有投资少、设备少、成本低及生产能力大等优点，但高深溜井也会经常发生堵塞、塌方等事故，严重影响矿山的生产，也给人身安全带来极大的威胁。为了摸清溜井堵塞及塌方的原因，从根本上消除生产隐患，有必要对溜井井筒进行观测分析，以便制定科学合理的溜井检修方案。一般情况下都是通过联络巷观察高深溜井的堵塞状况，但由于高深溜井放矿过程中高深溜井井筒内矿石流动时存在侧压力，溜井与联络巷的连接处基本上被堵死，需要清碴后才能进行观测。然而，在清碴时，由于提前无法判断溜井堵塞部位，井筒内堵塞拱以下矿面什么时间放矿至联络道底板处是很难估计的，往往需要一边放矿，一边采用人工插杆法进行探测，待矿面放至联络道底板处才可清理堵塞联络巷的矿碴，矿碴清理后再由人工观察溜井堵塞情况。在放矿、人工探测、清理矿碴及堵塞观察的整个过程中，作业人员直接暴露在堵塞拱一旦塌落后形成巨大空气冲击波伤害的范围内，导致作业人员人身安全无法保障。因此，在闻深溜井发生堵塞时，为详细收集闻深溜井堵塞拱活动彳目息，综合分析闻深溜井堵塞拱的稳定性状况，以定性评价处理高深溜井堵塞施工时的安全程度，并为制定高深溜井堵塞处理方案提供设计依据，有必要对高深溜井进行监听。而目前国内矿山对高深溜井井筒堵塞后没有采取系统有效的观测与监听技术。为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，通过设置联络巷、施工硐室和观察孔，并架设音频、视频设施进行对放矿过程的控制、堵塞拱活动情况的监听以及溜井井筒局部井壁的观察等工作，使作业人员在安全环境中施工作业。本发明观测监听方法具体按以下步骤进行
步骤1:从与高深溜井I相邻的水平回风巷2向高深溜井I钻凿联络巷3，联络巷3的一端与水平回风巷2相通，联络巷3的另一端钻凿施工硐室4，从施工硐室4朝向高深溜井I的侧壁钻凿观察炮孔5 ;观察炮孔5 —端与施工硐室4相连，另一端与高深溜井I相连。联络巷3、施工硐室4及观察炮孔5设置于易于接近高深溜井I且便于处理高深溜井I堵塞的部位。观察炮孔5直径应尽可能小且满足放置摄像机、拾音器及后续堵塞处理爆破器材放置的需求，一般取70 IOOmm ;观察炮孔5向下倾斜，观察炮孔5的轴线与水平方向的夹角为30° 45° ;观察炮孔5孔壁应光滑，方便摄像机和拾音器的放入及抽出。例如如图1所示的黑沟矿2#溜井联络巷及观察炮孔的布置。从水平回风巷2向高深溜井I依次钻凿联络巷3、施工硐室4和观察炮孔5，观察炮孔5与高深溜井I相连，观察炮孔5轴线与水平方向的夹角为30°。步骤2 :当高深溜井I发生堵塞后，将高深溜井I中堵塞部位以下的矿石矿面放至观察炮孔5以下，以便对后续堵塞拱进行稳定性的监听和爆破处理，这就需要进行放矿过程的控制，即溜井井筒内矿石矿面的观测控制，具体方法是
I)采用长杆捅孔，对观察炮孔5内堵塞的矿碴进行疏通，清理观察炮孔5，架设包括拾音器、监视器、计算机和调好焦距摄像机的视频系统；监视器设置在溜井放矿系统附近的安全位置，便于调度放矿工作；
摄像机采用自带LED红外 线灯的红外一体化摄像机，焦距为3. 6mm或6_。2)按照摄像机在前、拾音器在后的顺序，将摄像机和拾音器依次送入观察炮孔5内，摄像机放至距观察炮孔5与高深溜井I相交处300 500mm位置，根据监视器显示的图像调整摄像机的位置，视频音频调试正常；
3)闻深溜井I内放矿时，通过视频系统观察闻深溜井I内矿石的流动情况，当闻深溜井I矿石矿面放至观察炮孔5以下时，观察炮孔5就会变空；
如，上例中所说的黑沟矿2#溜井堵塞后，从观察炮孔5观察到的该溜井被堵塞的状况如图2所示，可以看出溜井被矿石堵塞。该溜井放矿后，矿石矿面下降至观察炮孔5以下，此时通过摄像机观察到的溜井内的状况如图3所示，从观察炮孔5内看不到矿石矿面。4)当高深溜井I内的矿面下放至观察炮孔5以下位置时停止放矿，测量高深溜井I内下放后的矿面距观察炮孔5与高深溜井I相交处中心位置的垂直距离；根据处理高深溜井I的需要，设定矿面下落后距离观察炮孔5与高深溜井I相交处中心位置的垂直距离，结合单位高度溜井的储矿量，计算出相应的放矿量，根据计算得到的放矿量进行定量放矿，使高深溜井I内的矿面距离观察炮孔5与高深溜井I相交处中心位置的垂直距离符合设定的距离要求，停止放矿；5)根据高深溜井I生产运行记录数据，从高深溜井I实际堵塞时间开始至矿面放至观察炮孔5以下为止，通过放出矿石量与单位截面高深溜井I储矿量测算出高深溜井I内矿石的堵塞位置，以备后续处理使用；
步骤3 :当高深溜井I内矿面放至设定位置时，就需要对高深溜井I井筒内的堵塞拱进行较长时间的监听，通过监听资料的整理分析，判断堵塞拱的稳定程度，为溜井堵塞处理方案的制定提供依据；具体方法如下
1)开启计算机，摄像机采集的视频信息和拾音器采集的音频信号输入计算机并存盘，进行无人观测监听，一般情况按每两天一个监听时段；
2)由技术人员从计算机拷贝收集到的信息，将信息进行检查分析，由于计算机监听时间较长，拷贝收集到的信息量也较大，为了方便检索，将音频信号转化为波形信号，如图4所示，通过回放峰形信号，即可听到堵塞拱上石子掉落的声音，并根据石子掉落的大小和时间间隔判断溜井堵塞拱的活动情况，即音频信号强，播放出的声音大，掉落的石子也就相对大；掉落石子的间隔时间长，说明堵塞拱相对稳定，间隔时间短，则稳定性差，以此来定性分析堵塞拱的稳定性。接上例，黑沟矿2#溜井堵塞后从观察炮孔5监听到堵塞拱矿石下落的音频信号转化为波形信号后，通过回放该波形信号，看到波形信号中出现的波峰，就是矿石下落时产生的位于该波峰处(对应一个时间点)的声音。黑沟矿2#溜井堵塞后的处理，从2007年11月份起，采用了本发明观测监听方法，从观测监听和分析结果，观测监听效果较为理想，均为溜井的处理方案制定提供了可靠的依据。如表1，在2#溜井严重堵塞处理统计中，2008年4月5日、10月10日和12月31日的堵塞，监听结果反映的堵塞拱处于活动期，在几乎没有采取措施的情况下堵塞拱自然塌落，而其它多次的爆破处理中，监听结果是堵塞拱基本稳定，在处理过程中，没有发生堵塞拱塌落的情况。表I 2#溜井严重堵塞处理统计表
权利要求
1.一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，采用音频视频监听系统对高深溜井堵塞后井筒堵塞拱进行观测监听，为制定疏通溜井的方案提供科学合理的可靠依据，放矿控制精确到位，降低了观测溜井堵塞和溜井疏通工作的安全风险，其特征在于，该观测监听方法具体按以下步骤进行； 步骤1:从与高深溜井相邻的水平回风巷向高深溜井钻凿联络巷、施工硐室和观察炮孔；使观察炮孔一端与施工硐室相连，另一端与高深溜井相连；观察炮孔直径需满足放置摄像机、拾音器及后续堵塞处理爆破器材放置的需求； 步骤2:高深溜井发生堵塞后，为了将高深溜井中堵塞部位以下的矿石矿面放至观察炮孔以下，需控制放矿过程，即对溜井井筒内矿石矿面的观测控制，具体方法是 1)疏通观察炮孔，架设包括拾音器、监视器、计算机和调好焦距摄像机的视频系统； 2)按照摄像机在前、拾音器在后的顺序，将摄像机和拾音器依次送入观察炮孔内，摄像机放至距观察炮孔与高深溜井相交处300 500mm位置，调整摄像机的位置，视频音频调试正常； 3)通过视频系统观察高深溜井内放矿时矿石的流动情况，当高深溜井矿石矿面放至观察炮孔以下时，停止放矿，测量高深溜井内下放后的矿面距观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离；根据处理高深溜井的需要，设定矿面下落后距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离，结合单位高度溜井的储矿量，计算出相应的放矿量，根据计算得到的放矿量进行定量放矿，使高深溜井内的矿面距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离符合设定的距离要求，停止放矿； 5)根据高深溜井生产运行记录数据，从高深溜井实际堵塞时间开始至矿面放至观察炮孔以下为止，通过放出矿石量与单位截面高深溜井储矿量测算出高深溜井内矿石的堵塞位置； 步骤3 :当高深溜井内矿面放至设定位置时，对高深溜井井筒内的堵塞拱进行监听，通过整理分析监听资料，判断堵塞拱的稳定程度，为溜井堵塞处理方案的制定提供依据；具体方法如下 1)开启计算机，摄像机采集的视频信息和拾音器采集的音频信号输入计算机； 2)检查分析收集的信息，并将音频信号转化为波形信号，通过回放峰形信号，根据石子掉落的大小和时间间隔判断溜井堵塞拱的活动情况，定性分析堵塞拱的稳定性。
2.根据权利要求1所述的高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，其特征在于，所述步骤I中观察炮孔向下倾斜，观察炮孔的轴线与水平方向的夹角为30° 45°。
3.根据权利要求1所述的高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，其特征在于，所述步骤2中摄像机采用自带LED红外线灯的红外一体化摄像机。
4.根据权利要求3所述的高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，其特征在于，所述摄像机的焦距为3. 6mm或6mm。
5.根据权利要求1所述的高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，其特征在于，所述步骤2中拾音器的灵敏度应能准确采集录制高深溜井井筒内的微小声音。
6.根据权利要求1所述的高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，其特征在于，所述步骤3中监听堵塞拱时每两天为一个监听时段。
全文摘要
本发明提供了一种高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法，钻凿与高深溜井相通的观察炮孔，高深溜井发生堵塞后，通过音频视频监听系统观察高深溜井内放矿时矿石的流动情况，设定矿面下落后距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离，计算放矿量，使高深溜井内的矿面距离观察炮孔与高深溜井相交处中心位置的垂直距离符合设定的距离要求；测算出高深溜井内矿石的堵塞位置；对高深溜井井筒内的堵塞拱进行监听，判断堵塞拱的稳定程度。本方法不仅为制定疏通溜井的方案提供科学合理的可靠依据，而且大大改善了作业人员的安全工作环境与劳动强度，放矿控制精确到位。
文档编号E21B47/00GK103061743SQ20121052703
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者陈永祺 申请人:酒泉钢铁(集团)有限责任公司