非接触式岩移智能监测系统的开发研究

作     者：杨顺 

作者单位：长沙矿山研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：李庶林

授予年度：2014年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：危险采空区 非接触式 岩移监测 合作目标 智能预警 

摘      要：我国矿山数量与开采量均居世界前列，受开采技术条件所限，采用空场法开采的矿山，不可避免地形成了大量采空区。虽然部分空区得到了充填等手段治理，但随着采出矿量的显著增加，危险采空区体积仍较大，存在极大的安全隐患，故对采空区围岩及上覆岩层移动规律的监测十分必要。 目前，应用较为广泛的岩移监测大多为静态的，仍为人工测量。一方面间断数据无法实时反映岩体移动的规律和发展趋势，同时也无法监测采空区围岩的突变垮塌;另一方面，耗费的人力和时间较多，且存在安全隐患。因此，本论文针对静态人工岩移监测方法的缺陷，开发了一套非接触式岩移智能监测系统。利用相位式激光测距仪远距离对沉降岩体或空区围岩进行监测。实时的将监测的数据传输到地表PC机终端，监测人员只需在电脑前即可直观看到岩体位移的变化波形，且能自动统计形变量和变形回归计算。同时，当岩体累计移动超过设定的预警值时能通过短信Modem向监测人员发出预警信息。是一套实时监测的、连续的、智能监测预警系统。研究的内容和主要结论总结为以下几点： （1）利用测程仪的高精度性能和实时的特性，成功开发了一套非接触式岩移实时监测系统。针对现场应用条件，结合几何算法，设计了一套实用的测量方法，可以将测距仪测得的距离改变量转变为岩体的空间位移量，从而使激光仪可以远离采空区和沉降岩体进行测量，定性提高了设备的安全系数和稳定性;同时，这套测量方法也能用于高大边坡及尾矿库的稳定性监测。 （2）设计了一套实时显示和处理数据的岩移智能监测软件，界面友好、操作简便、功能完善，可以对所测数据进行存储和分析、对累计岩移变化量进行统计和回归预测，并实现了手机短信预警功能，可以在累计变形值超过预设的预警值时向监测人员的手机发送预警短信。 （3）通过对不同的合作目标在白天和黑夜不同光照强度条件下的实验对比研究，说明激光仪在不同光照条件下对测距的影响很小，而合作目标表面的粗糙度不同对测距的影响很大。这一结论为提高测程仪的量程提供了依据。 （4）本系统在柿竹园多金属矿山和大红山铁矿均得到了有效的应用，不仅节省了大量的人力和时间，同时积累了大量的岩体变形数据，为矿山人员掌握岩体移动规律提供了重要数据基础。