立井井筒安全動態監測預警系統

　　(一)基本情況介紹

　　針對處于深厚表土中的立井井筒在長期附加應力作用下存在井筒破裂風險，基于多系統融合與移動互聯技術建立了立井井筒安全動態監測預警系統。系統能夠實時監測井壁變形、井筒與井架偏斜及地面工廣不均勻沉降等的關鍵信息，遠程無線傳輸至異地云服務平臺后，基于既有井壁破裂理論模型定量評價井壁受力安全狀態，對可能發生的井壁破裂做出預警預報，確保礦井生產運營安全。

　　(二)主要特點及創新性

　　立井井筒安全動態監測預警系統由傳感感知、數據采集層、通訊服務與云數據平臺四大子系統架構而成，其中傳感層基于各類傳感器對井壁應變、溫度;井筒偏斜角度;破碎段井壁位移及井架偏斜角度;地面不均勻沉降位移等進行感知。所有傳感信息通過就近安設的采集模塊進行自動采集，數據采集模塊具有離/在線自動采集、定時設置、自動存儲與低功耗休眠等功能。進一步在井筒不同深度位置對收集到的傳感器信息通過485有線的方式傳輸至井口，并基于GPRS遠程模塊無線發送至異地監管云服務器。云平臺基于大數據計算對收集到的傳感器信息進行融合處理，定量評價井壁的受力變形狀態，偏斜程度以及地面相對不均勻沉降的發展，對井壁破裂做出預警預報。

　　本系統基于井壁附加應力理論建立，系統的布設考慮了井壁實際受力狀態，并創新性設置采集模塊于井筒不同深度位置，解決了大量豎向通信電纜購置成本高昂與后期保護難度大等難題。其次遠程無線GPRS通訊實現了數據的實時更新，且云端數據呈現的方式使得用戶可隨時隨地關注井壁安全狀態，解決了遠程異地人工測讀數據滯后與精度低等難題。

　　本系統適用于所有煤礦或非煤礦山立井、斜井井筒的安全動態觀測，能為用戶提供井筒受力實時數據，并對可能破裂的位置做出預警，為上層決策與治理提供基礎數據。

　　(三)使用效果

　　立井井筒安全動態監測預警系統已成功應用于山東李樓煤業有限公司副井井筒，該系統包含98支傳感器和14個自動采集模塊，自2019年10月份以來已成功收集有效監測數據242000點次。對副井井筒變形、罐道變形、井筒與井架偏斜及工廣不均勻沉降進行了細致把握，詳細評價了不同時間井筒的安全狀態，對表土與基巖交界面附近井壁受力危險進行了預警預報，進一步基于監測數據對后續副井井筒治理提供的設計參考。

　　(四)使用單位及聯系方式

　　李樓煤業 0530-2055687

　　(五)效果圖

　　圖1井下數據采集模塊與激光位移傳感器

　　圖2地面485集線與GPRS遠程通信模塊

　　圖3立井井筒安全動態監測預警系統在線云平臺