一种竖井围岩稳定性多源信号采集采集系统及采集方法与流程

本发明属于信号采集，具体涉及一种竖井围岩稳定性多源信号采集系统及采集方法。

背景技术：

1、矿产是我国的主导资源，工业及经济的发展必然会引起矿产资源需求的增加，随着浅部资源枯竭，深部开采已成为趋势。由于高地应力、高温、高渗透压的“三高”问题使得岩矿组织结构和力学行为发生改变，造成深部工程灾害频发。此外，深部巷道采动应力场变化复杂，其围岩稳定性难以控制，这成为深部岩石力学研究必须跨越的一个鸿沟。

2、而现在竖井施工所遇到的开挖深度大、复杂程度高等新的诸多问题随之而来，对于施工作业造成极大的挑战性，且在地层深处施工过程中，存在连续且厚大的岩层破碎带，掘进期间可能诱发潜在的安全风险。因此，有必要对深部矿井围岩进行稳定性监测，以掌握深部矿井围岩显现规律，从而有效控制深部巷道围岩的稳定性，保障深部开采安全。

3、传统的竖井围岩稳定性监测通常采用对围岩压力或位移进行单一监测，其采集得到的围岩信号过于单一，且受限于场地通电条件，传统的信号采集装置无法进行长时间数据采集。因此，如何实现竖井围岩信号不间断的多源信息采集，及时捕捉并预测围岩体的健康状态，为现场施工作业人员预留足够的现场应急时间和空间，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种竖井围岩稳定性多源信号采集装置及采集方法，针对传统的竖井围岩稳定性监测采集得到的围岩信号过于单一，且受限于场地通电条件，传统的信号采集装置无法进行长时间数据采集等问题，采用多传感器对竖井围岩信号进行采集，可及时捕捉并预测围岩体的健康状态，为现场施工作业人员预留足够的现场应急时间和空间，能够为现场工人安全作业及生产提供有力保障。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种竖井围岩稳定性多源信号的采集系统，该采集系统包括传感器模块单元、监测模组单元、光收发模块单元和显示终端单元；

3、其中，所述传感器模块单元，安装在所述竖井围岩墙体内，用于实时采集竖井内的多源信号；

4、所述监测模组单元，用于给所述传感器模块单元供电，并以一定的时间间隔控制传感器单元采集数据和接收采集数据；

5、所述光收发模块单元，用于控制所述监测模组单元，并将采集数据上传；

6、所述显示终端单元，用于设置采样时间间隔和采样次数并通过所述光收发模块单元发送给监测模组单元，同时接收采集的多源信号。

7、进一步，所述光收发模块单元为qsfp-dd型光收发模块。

8、进一步，所述显示终端在接受数据显示前，需要通过局域网ip端口与所述光收发模块建立有线通讯参数匹配。

9、进一步，所述传感器模块单元包括锚杆应力计、孔隙水压力计和三点位移计；

10、其中，锚杆应力计用于采集竖井围岩的应力信号；

11、所述孔隙水压力计用于采集竖井围岩的孔隙水压力信号；

12、所述三点位移计用于采集竖井围岩的位移信号。

13、进一步，所述锚杆应力计采用不锈钢钢管与等直径实心钢杆交错相连模式，所述锚杆应力计的振弦感应模块设置在远离锚杆应力的受力端；

14、所述孔隙水压力计为np-ii50型孔隙水压力计；

15、所述三点位移计为wyj003型三点位移计。

16、进一步，所述监测模组单元包括nb-iot低功率模块、电源模块、时频计数器和8通道振弦采集通道。

17、进一步，所述应力信号包括水平小主应力信号、垂直主应力信号和水平大主应力信号。

18、本发明的另一目的提供一种采用权利要求1-7任意一项所上述的采集系统的采集方法，该采集方法具体包括如下步骤：

19、s1)预先向待监测竖井围岩壁面上钻孔；

20、s2)检查传感器模块单元、监测模组单元、光收发模块单元和显示终端单元是否异常，若正常，则将所述传感器模块单元滑送至钻孔内，并将其固定密封；

21、s3)通过显示终端设置采样时间间隔和采样次数，从而进行信号采集；

22、s4)信号采集完成后，工程人员可通过显示终端对采集得到的信号进行查询。

23、本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明运用nb-iot低功率模块降低采集装置功耗，提高了电源模块使用寿命，可实现采集装置无间断长时间数据采集；本发明采用多传感器对竖井围岩信号进行采集，可及时捕捉并预测围岩体的健康状态，为现场施工作业人员预留足够的现场应急时间和空间，能够为工程现场的安全作业及生产提供有力保障。

技术特征：

1.一种竖井围岩稳定性多源信号的采集系统，其特征在于，所述采集系统包括传感器模块单元、监测模组单元、光收发模块单元和显示终端单元；

2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述光收发模块单元为qsfp-dd型光收发模块。

3.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述显示终端在接受数据显示前，需要通过局域网ip端口与所述光收发模块建立有线通讯参数匹配。

4.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述传感器模块单元包括锚杆应力计、孔隙水压力计和三点位移计；

5.根据权利要求4所述的采集系统，其特征在于，所述锚杆应力计采用不锈钢钢管与等直径实心钢杆交错相连模式，所述锚杆应力计的振弦感应模块设置在远离锚杆应力的受力端；

6.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述监测模组单元包括nb-iot低功率模块、电源模块、时频计数器和8通道振弦采集通道。

7.根据权利要求4所述的采集装置，其特征在于，所述应力信号包括水平小主应力信号、垂直主应力信号和水平大主应力信号。

8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的采集系统的采集方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

技术总结本发明提供一种竖井围岩稳定性多源信号采集装置及采集方法，包括传感器模块、监测模组、光收发模块和显示终端；所述传感器模块包括锚杆应力计、孔隙水压力计和三点位移计；所述监测模组包括NB‑IOT低功率模块、电源模块、时频计数器和8通道振弦采集通道；所述传感器模块在采集信号时安装于竖井围岩墙体内；所述NB‑IOT低功率模块用于降低所述采集装置功耗。本发明可采用多传感器对竖井围岩信号进行采集，可及时捕捉并预测围岩体的健康状态，为现场施工作业人员预留足够的现场应急时间和空间，能够为现场工人安全作业及生产提供有力保障。技术研发人员：卢文海,吴已成,阮华东,曾学飞,董泽林,黄惟盛,王迎港受保护的技术使用者：江西铜业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6