专利名称：用于露天采煤区爆破的防洪坝系安全监测方法和监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及防洪坝系的安全监测方法和监测系统，尤其涉及一种用于露天采煤区的防洪坝系安全监测方法和监测系统。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，对能源需求的日益增加，煤炭安全、高效开采成为煤炭行业的重要课题。露天开采具有安全、高效、资源回收率高等优点，而地处深陡沟壑区域的煤矿实现露天开采的先决条件就是必须系统解决好防水、防洪的问题。因此，在采煤区经常需要修建防洪坝系。地处深陡沟壑区的露天煤矿，汇水面积大，一旦出现雨量集中的气象条件，防洪坝系的修建以及安全保障就成为必要条件。而且，目前煤矿多采用抛掷爆破进行煤炭开采，通常每次抛掷爆破的规模是 1200—1500吨炸药，爆区距离露天矿很近，其爆破影响会直接波及坝区，超大规模爆破产生的爆破振动冲击对防洪坝的安全稳定性和可靠性会产生重大影响，进而使露天煤矿的安全高效生产存在较大的潜在风险。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种能够在强烈的露天煤矿爆破震动条件下动态监测坝系安全的方法和系统。本发明提供的防洪坝系安全监测方法包括在防洪坝系的各坝体的预定位置上设置测点，在各个测点上安装传感单元，用于监测坝体的相关参数；将传感单元感测到的振动波传送到放大变换单元，以便将接收到的信号进行放大和转换；将振动波信号通过放大变换单元传送到记录装置。本发明还提供了一种动态监测坝系的系统，所述系统包括传感单元、放大变换单元和记录装置，其中，传感单元的一端与坝体连接，用于检测坝体的相关参数；另一端与放大变换单元连接，以便将接收到的信号进行放大和转换。放大变换单元和记录装置连接，以便将放大和转换后的信号传递到记录装置进行记录。相对于现有技术，采用本发明的防洪坝系安全监测方法和系统，可以对每次爆破时产生的坝体振动进行准确的检测，通过爆破振动的监测，可以分析和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及对坝体影响和破坏机理等，从而指导整个露天矿土方剥离松动爆破安全作业。
图1是本发明一种具体实施方式
的防洪坝系安全监测方法的流程图；图2是本发明一种具体实施方式
的防洪坝系安全监测系统的结构框图；图3是本发明一种具体实施方式
中在坝体上设置的测点的位置示意图。
具体实施例方式如图所示，在本发明一种具体实施方式
的防洪坝系安全监测方法中，包括如下步骤对于坝体的监测主要是监测坝体的振动，表征坝体的振动的物理量包括速度、加速度、位移等等。在本发明考虑爆破振动的技术方案中，以速度、加速度等监测量来监测坝体结构的振动。首先，在步骤101，在防洪坝系的各坝体的预定位置上设置测点，在各个测点上安装传感单元。即，在需要的位置(例如坝体的边坡位置即其他危险部位)上设置测点。传感单元可以包括一种或多种适合的传感器元件，优选地可以包括水位检测元件、渗流检测元件、速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或多种。所述传感器用于监测坝体的水位及渗流和测点的振动速度。在本发明一种优选实施方式中，如图3所示，设置了十个测点，选择其中的五个测点进行监测沿坝顶的中线布置三个测点，在坝体两端设置两个测点，即图3中的第一测点 1与第三测点3 ；在坝体中心设置一个测点，即图3中的第二测点2。另外，在坝底布置两个测点，即位于坝体中心线的中点垂直线与坝基外缘交点上的两个位置，即图3中的第四测点4与第五测点5，这两点分别代表了第一露天煤矿爆区或第二露天煤矿爆区的来波方向和去波方向的基底测点。在每个测点上，都安装了相应的传感器。优选地，在选定的代表测点上埋设传感器，设定振动速度最大的传感器为触发传感器，优选地，在距离爆破区最近的测点上安装的传感器设置为触发传感器。当触发传感器检测到震动波后，通过无线传输装置触发剩余所有传感器，研究坝体底座、中部、顶部等不同结构部位的振动参数。在该优选方案中，由于设定了记录的阈值，因此大大节约了记录装置的存储空间。爆破振动下，坝体的承载力必然会降低，可以采用原位试验的方法进行坝体的承载力试验，承载力试验用于确定坝体能承担的最大载荷，主要测量坝体抗剪承载力。水位变化存在渗流情况下和频繁振动下，坝体的承载力会降低。在一种具体实施方式
中，可以采用十字板剪切试验来测量坝体抗剪承载力。十字板剪切试验是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验，该试验的过程是将十字板由钻孔压入钻孔底部的软土中，以均勻的速度转动，测得转动十字板时所需的力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。由十字板剪力试验测得的抗剪强度表示土的天然强度。煤矿实施爆破后，爆破产生的振动波会传至传感单元。在传感单元接收到振动波后，将振动信号转换为电信号，并且通过相应的线缆传输到后续元器件。传感单元与放大变换单元连接，以便将接收到的信号进行放大和转换。在步骤102，将传感单元接收到的振动波传送到放大变换单元进行放大和转换。对振动信号进行放大和变换是为了便于后续处理部件对信号进行处理。放大处理包括例如对信号幅度的增大，变换处理包括对电信号进行模数转换等处理。在步骤103，将放大和变换后的信号发送到记录装置，对信号进行存储，以便进行后续分析和处理。所述后续分析和处理可以包括将振动波输送到计算机上进行波形分析， 计算振动速度或加速度值，分析是否超出规定值。
图2示出了本发明一种具体实施方式
公开的防洪坝系安全监测系统，包括传感单元201、放大变换单元202和记录装置203。其中，传感单元201的一端与坝体连接，用于检测坝体的相关参数，传感单元201与坝体的连接可以通过埋设等方式实现；另一端与放大变换单元202连接，以便将接收到的信号进行放大和转换。放大变换单元202和记录装置 203连接，以便将放大和转换后的信号传递到记录装置进行记录。传感单元201用于监测坝系的各坝体的参数，传感单元包括各种适合的传感器元件，例如可以包括水位检测元件、渗流检测元件、速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或多种。所述传感器主要用于监测坝体的水位及渗流和测点的振动速度。水位检测元件可以是水位标尺，通过水位标尺来进行监测坝体内的水体高度。水位标尺固定设立于坝体内的相应测点上，通过读取标尺上的水位来获取相应测点的水位数据。渗流测试元件用于监测渗流压力，渗流检测元件可以是压力传感器，坝体内的水不仅会对坝体产生侧压力，而且由于水渗流会产生的渗流压力。位移检测装置用于检测在爆破情况下坝体发生的位移。位移检测装置可以通过 GPS装置来实现，通过GPS装置检测坝体在爆破前后的位置变化，从而计算坝体的位移。放大变换单元202可以包括放大电路和信号变换电路，例如放大器、模数转换电路等等。放大变换单元202的一端与传感单元201连接，放大变换单元202的另一端与记录装置203连接。记录装置203可以是任何适合的信号记录存储设备，优选地，所述记录装置可以是EXP3850型爆破振动记录仪、TOPBOX型爆破自动记录仪等设备。记录装置203具有数据输入端口，所述数据输入端口与放大变换单元202连接，用于接收放大、变换后的信号并对所述信号进行记录、存储。尽管本发明是通过上述的优选实施例进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。
权利要求
1.一种用于露天采煤区爆破的防洪坝系安全监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a.在防洪坝系的各坝体的预定位置上设置多个测点，所述测点设置在爆破波的来波方向和去波方向上，在各个测点上安装传感单元，用于感测采煤区爆破后坝体相关数据；b.在采煤区爆破后，将感测到的坝体相关数据传送到放大变换单元，以便将所述数据进行放大和转换，以生成振动波信号；c.将振动波信号传送到记录装置，并在预定时刻对所述振动波信号进行记录。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括当在爆破的来波方向上与露天采煤区的爆破点距离最近的传感单元的相关数据所产生的振动波信号达到预定值时，开始在记录装置中记录所有传感单元的振动波数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述传感单元包括速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或几种。
4.一种用于露天采煤区的防洪坝系安全监测系统，其特征在于，包括传感单元、放大变换单元和记录装置，其中，传感单元的一端与坝体连接，用于检测坝体的相关数据；另一端与放大变换单元连接，以便将所述数据发送到放大变换单元进行放大和转换；放大变换单元和记录装置连接，以便将放大和转换后的信号传递到记录装置进行记录。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感单元包括速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在爆破的来波方向和去波方向上设置传感单元。
全文摘要
本发明公开的防洪坝系安全监测方法包括在防洪坝系的各坝体的预定位置上设置测点，在各个测点上安装传感单元，用于监测坝体的相关数据；将传感单元感测到的坝体的相关数据传送到放大变换单元，以便将所述数据进行放大和转换；将振动波信号通过放大变换单元传送到记录装置。本发明还公开了一种动态监测坝系的系统，所述系统包括传感单元、放大变换单元和记录装置。采用本发明的方法和系统，可以对每次爆破时产生的震动进行准确的检测，通过爆破震动的监测，可以分析和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及对坝影响和破坏机理等，从而指导整个露天矿土方剥离松动爆破安全作业。
文档编号E21F17/18GK102562164SQ20111043639
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者刘殿书, 张新志, 李全生, 李胜林, 郭昭华, 顾大钊 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司