立井井筒建设信息化施工技术探讨

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　　 摘要：随着我国深部资源开采问题的日益突出,深井立井建设的平均深度有加速增长的趋势,进入21世纪，开始了千米井的兴建。但深部矿产资源开发利用难度大、风险高，而立井井筒工程又是矿井建设的关键工程。实践经验表明：对施工过程中的井壁安全、吊桶运行信息、施工实时信息等问题的及时掌握,是保证安全、高效施工的基础。现就立井井筒建设监测监控信息化施工技术作简要介绍。
　　关键词：立井井筒；监测监控系统；信息化施工
　　Abstract: along with the deep resources exploitation of problems have become increasingly prominent, deep well the average depth of vertical shaft construction has accelerated the trend of growth, in the 21 st century, began km the construction of the well. But deep the development and utilization of mineral resource is difficult, high risk, and vertical shaft engineering is mine construction of the key project. Practical experience shows that: the construction process of the wall of the security operation information, construction, the bucket problems such as real-time information of the master in time, is a safe and efficient construction foundation. Vertical shaft construction is monitoring information construction technology were presented.
　　Keywords: vertical shaft; Monitoring system; Information construction
　　
　　
　　［中图分类号］ TD82 ［文献标识码］ A ［文章编号］
　　1 信息化施工的基本原理及意义
　　1.1基本原理
　　在施工过程中，以安全、质量控制为目标，通过对大量工程检测信息的分类、分析与处理，提取施工参数等影响施工安全、质量的关键因素，通过最有效、最短的途径不断进行调整优化，指导施工全过程，同时依据前一步施工监测信息及施工参数的变化规律，推断施工工况及其对安全、施工质量的影响与控制，该过程贯穿于整个施工过程，是一个动态的过程。
　　1.2信息化施工的意义
　　信息化施工是将施工中各种数据进行定时检测，特别是与施工安全有关的测试数据，凡测试数据超过规范要求的应及时报警，从而提醒施工人员采取有效技术措施来预防重大事故的发生。目前，我国超深立井建设还处于起步阶段，存在很多有待研究的领域及问题，加之施工中经常会受到一些不确定因素的制约，存在着潜在危险，因此信息化施工就显得非常必要；同时信息化施工的数据为同一地域或相同地质条件的煤矿立井建设提供了可参考的、详实的经验数据，为施工技术的进一步发展提供了可靠依据和保障。
　　2 施工信息化监测监控系统
　　与现有井深1000m左右凿井工程相比，1500～2000m超深立井凿井面临的安全问题更为突出。超深立井凿井全过程的监控系统和监控设施，通过摄像系统，激光扫描系统，温度、应力、位移传感器，视频显示等装备，实现对超深立井凿井全过程的监测与控制，内容包括井筒工作面施工现状、工作面温度状况、提升容器的运行状况，吊盘受力及运行状态，凿岩、抓岩、砌壁、排水设备性能状态及运行过程，以及辅助施工设备、装置安全性能的监控与分析。在吊盘和井上调度室实现并行检测与控制。
　　2.1 凿井全过程视频监控系统
　　该系统利用光纤通讯技术、数字视频技术和多媒体计算机等高新技术，对重要设备、矿井人员出入井口、存在安全隐患的地点、井下工作面、装卸点等地点进行实时地视频监控。视频监控系统主要由四 部分组成。
　　1）前端摄像设备。包括云台、摄像机、防护罩、电源、光发射机等，负责采集监控点的图像信号。
　　2）视频控制设备。主要由光接收器、视频矩阵控制切换主机、云台控制器等组成，完成视频图像的接收与处理，遥控云台的转动，调节镜头焦距的变化以及各种输出信息的控制。
　　3）光纤传输设备。考虑到矿山工业场所分布距离远近不一，井下环境恶劣，所以采用光纤传输。光纤具有不受电磁干扰，抗化学腐蚀，传输距离长，通讯容量大，信号损耗低等突出优点，符合矿山视频监控信号传输特点和要求。
　　4）视频输出设备。主要包括监视器、电视墙、网络硬盘录像机等。用于显示监控图像和保存图像记录。
　　视频控制设备和输出设备安装在生产调度中心，该系统还支持网络分控。将网络硬盘录像机接入矿山局域网后，登陆系统的用户可通过浏览器远程控制监控系统。通过该系统，可以随时监控到重要设备运行情况和主要场所的工作情况，管理层能全面、快速掌握生产情况，及时发现各种违章违纪现象，减少事故的发生，减轻保卫人员工作量，通过回放硬盘录像机的录像，能为分析事故原因和明确责任提供证据。
　　2.2 吊盘关键点荷载监控系统
　　立井建设施工时，需要在井内设置一系列的凿井工作盘。如封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘及其他特殊用途的作业盘等。凿井吊盘通常随着井筒掘进工作面的向下推进而不断下放，因此吊盘一般采用钢丝绳进行悬吊，悬吊方式可采用单绳单绞车、双绳双绞车和多绳多绞车等方式。随着超深立井的兴建，掘进工作面随着井筒深度变化而不断下移，立井施工吊盘的结构形式主要有两种，一是采用地面绞车悬吊，二是井内无绞车吊挂。无论采用哪种结构，鉴于超深立井施工条件下稳绳张紧力的需要，吊盘需要采用井壁固定，因此必须对吊盘与井壁的支撑点、吊盘与悬吊钢丝绳之间等关键部位的荷载和受力进行监测。考虑到吊盘采用液压集成结构，对关键液压部件的液压压力进行监测。吊盘关键点荷载监测监控系统主要以下四部分组成。
　　1）各类荷载传感器。①稳绳荷载传感器，研制合适量程和规格的稳绳传感器，和稳绳及吊盘之间有可靠的连接方式，可靠的信号传输，实现稳绳荷载大小的测试和监控。②基于迈步吊盘的超深立井凿井设备吊挂技术关键部位的荷载监测传感器：实现凿井关键设备吊挂荷载的监控。③基于迈步吊盘与井壁接触荷载的监测传感器，实现吊盘与井壁接触荷载大小的测试。④基于迈步吊盘与井壁接触点的温度监测传感器：通过监测井壁混凝土温度变化来反应混凝土强度的增长，控制迈步吊盘对井壁荷载的大小。⑤液压集成系统压力监控传感器：凿井设备液压系统集成系统实现凿岩设备、抓岩设备、伸缩式液压模板控制、吊盘的固定及行走、稳绳张紧力控制等液压系统的集成管理，并共用液压源，简化井内设备布置。需要对各个子系统的液压压力进行监控，在管理上布置适合量程和规格的液压传感器进行压力监控。⑥工作面温度传感器：通过激光温度传感器测试工作面的温度状况。⑦凿井深度监测传感器：通过激光测距等测试传感器实现凿井深度的监控。

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