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名 稱:立井井壁監測系統
煤安證號:
 

立井井壁監測系統

一、產品概況

立井井壁監測系統:是用于定時監測破碎段井壁豎向應力變化及環向應力變化,提前預測預報井壁受力情況,避免井壁破裂的發生。

地下開采造成地面沉降,井壁受力增加,垂直方向的荷載會使井壁產生豎向位移及變形,井壁長期受重力擠壓、積水、排水,造成井壁部分受損,日積月累造成井壁變形。從而使罐道產生垂直壓縮,當原有的罐道可縮變形預留間隙消除后,罐道受壓就會扭曲失穩。

罐道的平行度和垂直度無法得到保證,使提升容器運行時產生嚴重的擺動、甚至卡罐事故,嚴重威脅著礦井提升工作的安全。由于井筒變形造成罐道的變形,對提升安全的影響是巨大的,屬于重大安全隱患,跑道出了問題,直接傳導至提升容器上,對生命財產構成重大威脅,確保井壁完好,維護好罐道的正常工作,屬于提升安全領域重中之重!

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二、規范和標準

1.GB4796     《電工電子產品環境條件》

2.GB50058    《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

3.GB50217    《電力工程電纜設計規范》

4.SDJ9       《電氣測量儀表裝置設計技術規程》

5.電氣設備應符合《煤礦安全規程2016版》的相關要求。

6.符合《GB3836.1—2000 爆炸性氣體環境用電氣設備通用要求》有關規定

7.GB 4208-2008 外殼防護等級(IP代碼)

8.MT/T 899-2000 煤礦用信息傳輸裝置

9.MT/T1007-2006礦用信息傳輸接口

10.MT 209-90《煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求》

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三、老井井壁監測方法

1、有效獲取圍巖-井壁結構在不同工況下的荷載響應及分布:采用圍巖、井壁含水層壁間及壁后水壓、圍壓和溫度測試等全齡期測試技術,獲得凍結外壁施工期、套內壁施工時期、停凍期、壁間注漿期和生產運營期的井壁溫度、水壓、土壓力作用于外壁和內壁的階段性關鍵時期的“測點-測線-測區”的荷載響應特征和量值大小,揭示井壁混凝土全齡期熱力演化特性及規律,獲得井壁熱力參數變化與施工工藝的相互關系,反演井壁結構受力全過程的溫度、水壓力和圍巖壓力等實測載荷特征。

2、混凝土井壁區域性測試新技術:采用碳纖維機敏混凝土電阻反饋感知井壁受荷及變化的區域測試新技術,采用電極矩陣多測點反饋算法和測試技術,實現測試區段360º受荷變化的全方位感知。

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四、新建井筒井壁監測方法

井筒井壁點、線、面一體化綜合實時原位測試技術:

(1)多角度、多方法相互驗證的井筒施工和運營過程綜合測試方法和技術

井壁混凝土長期復雜受力過程的點(井壁受力測點)、線(井筒中深部光柵感應測線)、面(碳纖維混凝土井壁測試區)一體化測試方法和技術。采用“互聯網+”集成測試技術,實現井壁及圍巖熱力參數的實時采集、遠程傳輸和異地分析。

(2)井壁混凝土澆筑過程的監測方法和技術

井壁混凝土澆筑具有外壁分段下行、內壁整體滑膜上行的特點,建井施工期混凝土澆筑、凝固過程的應力難以監測,本課題組創新采用預埋電源、埋入式模塊通訊等裝置和技術,實現了建設施工期至生產運營期間的混凝土內部應力應變增長全過程監測。

(3)原位環境下井壁混凝土應力應變真實量值測試技術與方法

采用無應力計比照測試方法,獲取原位環境下的真實混凝土應力應變演化過程。

五、豎井壁監測系統技術特點

1.井壁傳感器符合煤礦豎向垂直井筒使用要求,我方提前勘驗現場,第一時間提供傳感器布置方案圖,傳感器監測數據范圍。

2.傳感器分別安裝在立井井筒多處水平井筒壁上,每層各安裝豎向和橫向應力傳感器6個,均勻布置,配不銹鋼系統防護箱。

3.各層傳感器與地面之間采用通訊方式傳遞數據,布置線纜提前考慮防砸防護、隱蔽要求。

4.提前設置傳感器、線纜、通訊設備的防護工作,配世達72512棘輪電纜剪4件,確保信息安全傳輸。

5.在監測系統上加裝GPRS模塊,在云平臺上進行集成,通過設置基本參數和傳感器布置,實現對井壁應變狀態的實時監測,具備自動采集和手動采集功能。自動采集頻率可設置,監測數據自動保存,保存量不少于1年數據量,可以根據甲方要求任意設置。

6.井口設置主模塊及MCU軟件界面無線接收數據。

7.上位機監控系統對井壁傳感器進行檢測、顯示、控制、保護、報警和管理, 并把井壁傳感器監測參數、報警信息等數據保存到數據庫。為井壁破裂的監控和預報提供快速、準確、全面的信息依據。

8.軟件自帶篩選功能,人工確認剔除單點異常值,方便數據的統計和分析,確保數據的可靠性、完整性。

9.預留主井測量單元接口,便于主井井壁監測數據與副井系統集成,實現雙井筒井壁監測動態分析,可將數據傳輸至機電調度集成顯示并操作。

10.監控系統所采用軟件應具備網絡發布功能,具備局域網、internet及手機遠程查看功能,配操作臺及單雙座皮質弓形椅各4把。

11.上位機配置采用聯想天逸/9代I7/16G DDR4/256G SSD+1TB/獨顯4G/2*1000M/無線鍵鼠/32寸曲顯/報警2.1音箱話筒攝/U盤512G。工作環境采用WINDOWS10操作系統,組態監控軟件平臺采用正版WINCC7.4(或組態王V6.5)組態軟件設計開發,點數不少于512點,程序對用戶開放。

12.具備信息存儲、查詢功能,數據記錄、信息文本、監測時間等。

13.系統可自動生成歷史趨勢曲線,并存儲在數據庫中,可與原系統歷史數據共同分析,以便綜合分析井筒井壁應變情況,每季度出具建議性措施報告提供給礦方,以確保井筒安全。

14.報表導出打印功能:可把各種實時監控數據以報表的形式導出到excel表里,供操作人員查看或上報存檔;歷史數據永久保存。配hpM281fdw1臺及原裝202X硒鼓兩套。

15.為方便施工,我方可以配備線槽開孔工具,Bosch GDM13-34云石切割機4件,并配各型切割片各20件。

16.配備系統所需所有電力、通訊、信號線纜、光纜等,并配必要的線號、電纜標簽及其打印裝置,和必要的打印耗材。

17.為保證系統上下口及車房之間的通訊,配備通訊光纜及其熔接裝置,配華為交換機及路由器各兩臺,及必要的通訊線纜檢查設備。

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六、立井壁監測項目舉例

1、項目名稱  

立井井壁監測系統    

2、井筒基本現狀

徐莊煤礦副井1973年1月開工,1977年7月竣工。井筒深度459.0m,凈直徑6.0m。井筒內裝備一對一噸礦車單層雙車罐籠,鋼罐道,井筒內設有梯子間、排水管、壓風管、動力電纜和信號電纜等各種管線。表土段井壁采用大鉆頭施工法,壁厚400mm;基巖段采用素混凝土,井壁厚度400mm。表土段井筒由于偏斜,有效直徑為5.8m,井壁施工質量較好。

徐莊副井、主井井壁受力監測系統于2002年12月建立。傳感器埋設情況為:副井、主井傳感器均分四層埋設,一層垂深100m,二層垂深125m,三層垂深145m,四層垂深165m。

3工程(項目)概況

本項目為交鑰匙工程,采購范圍包含徐莊煤礦副井井壁監測系統的設計、制造、運輸、供應、原系統設備拆除、新設備安裝、調試、驗收及伴隨服務等。

4、環境條件

4.1環境溫度: -5℃~40℃;

4.2相對濕度:不大于95%(25℃);

4.3大氣壓力:80kPa~106kPa;

4.4有甲烷、煤塵等爆炸性氣體;

4.5運行場所:井筒內。

七、豎井壁監測系統部分業績

中礦恒揚井壁監測科技小組已經完成或正在進行與井壁應力應變監測有關的項目:

(1)甘肅平涼新安煤礦副井井筒安全測試系統研究,與徐礦集團合作,2018年開始,在研;

(2)內蒙古烏審旗葫蘆素西翼風井井筒感知系統研究,與中煤建設集團合作,2017年開始,在研;

(3)大屯礦區井筒井壁應力應變綜合監測系統優化研究,與中煤集團大屯煤電公司合作,2008~正進行;

(4)大屯集團孔莊礦混合井井壁受力監測研究,與中煤集團大屯煤電公司合作,2007開始,一直在監測;

(5)孔莊副井井壁受力過程狀況與破裂臨界信息研究,與中煤大屯公司孔莊煤礦合作,2006~2009年;已完成;

(6)徐州張雙樓煤礦新井井壁受力監測及安全性研究,與徐州礦務集團合作,2006開始,在監測;

(7)大屯姚橋煤礦2#主井、副井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,2004.2開始,至今仍在監測;

(8)徐州三河尖煤礦主井井壁應力應變自動監測研究,與徐州礦務集團合作,2004~2007,已完成;

(9)徐州張雙樓煤礦主井井壁應力應變自動監測研究,與徐州礦務集團合作,2004.11開始,至今仍在監測;

(10)大屯龍東煤礦副井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,2003.4開始,至今仍在監測;

(11)大屯孔莊煤礦主井、副井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,2002.11開始,至今仍在監測;

(12)大屯徐莊煤礦主井、副井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,2002.10開始,至今仍在監測;

(13)中煤大屯公司姚橋煤礦1#主井、副井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,2001.1開始,至今仍在監測;

(14)大屯龍東煤礦主井井壁應力應變自動監測研究,與中煤集團大屯公司合作,1999.8開始,至今仍在監測;

(15)大屯龍東煤礦西風井鉆井井壁受力監測研究,與中煤集團大屯煤電公司合作,1999~2003,已完成。

八、質量保證及售后服務

1. 質保期:安裝投運后1年。

質保期內因產品質量所產生的問題由供貨方負責免費保修,質保期滿后,供貨方為該產品提供終身技術服務,并確保備品、配件及時提供。

2. 性能、質量保證

產品具有完善的質量保證體系。質量保證體系符合ISO9001的要求。

3.設備的試驗及要求

設備出廠前必須依照相關傳感器試驗標準進行試驗,試驗結果滿足規范要求,并隨機提供相關試驗報告。

4. 技術培訓及指導

為使設備能正常安裝、調試、運行、維護及檢修,調試期間,供貨單位負責進行現場技術培訓。 

5.資料交付

(1)一般要求

    隨機附帶技術說明書6套

(2)提供的資料內容明細

所有控制系統、說明書、合格證及圖紙

6.售后服務

出現產品質量、技術問題時,重大問題 3小時、一般問題2小時內做出答復,如需到達現場技術服務,時間為供方接到需方通知后12小時達到現場。

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