立井井筒安全动态监测预警系统
(一)基本情况介绍
针对处于深厚表土中的立井井筒在长期附加应力作用下存在井筒破裂风险，基于多系统融合与移动互联技术建立了立井井筒安全动态监测预警系统。系统能够实时监测井壁变形、井筒与井架偏斜及地面工广不均匀沉降等的关键信息，远程无线传输至异地云服务平台后，基于既有井壁破裂理论模型定量评价井壁受力安全状态，对可能发生的井壁破裂做出预警预报，确保矿井生产运营安全。
(二)主要特点及创新性
立井井筒安全动态监测预警系统由传感感知、数据采集层、通讯服务与云数据平台四大子系统架构而成，其中传感层基于各类传感器对井壁应变、温度;井筒偏斜角度;破碎段井壁位移及井架偏斜角度;地面不均匀沉降位移等进行感知。所有传感信息通过就近安设的采集模块进行自动采集，数据采集模块具有离/在线自动采集、定时设置、自动存储与低功耗休眠等功能。进一步在井筒不同深度位置对收集到的传感器信息通过485有线的方式传输至井口，并基于GPRS远程模块无线发送至异地监管云服务器。云平台基于大数据计算对收集到的传感器信息进行融合处理，定量评价井壁的受力变形状态，偏斜程度以及地面相对不均匀沉降的发展，对井壁破裂做出预警预报。
本系统基于井壁附加应力理论建立，系统的布设考虑了井壁实际受力状态，并创新性设置采集模块于井筒不同深度位置，解决了大量竖向通信电缆购置成本高昂与后期保护难度大等难题。其次远程无线GPRS通讯实现了数据的实时更新，且云端数据呈现的方式使得用户可随时随地关注井壁安全状态，解决了远程异地人工测读数据滞后与精度低等难题。
本系统适用于所有煤矿或非煤矿山立井、斜井井筒的安全动态观测，能为用户提供井筒受力实时数据，并对可能破裂的位置做出预警，为上层决策与治理提供基础数据。
(三)使用效果
立井井筒安全动态监测预警系统已成功应用于山东李楼煤业有限公司副井井筒，该系统包含98支传感器和14个自动采集模块，自2019年10月份以来已成功收集有效监测数据242000点次。对副井井筒变形、罐道变形、井筒与井架偏斜及工广不均匀沉降进行了细致把握，详细评价了不同时间井筒的安全状态，对表土与基岩交界面附近井壁受力危险进行了预警预报，进一步基于监测数据对后续副井井筒治理提供的设计参考。
(四)使用单位及联系方式
李楼煤业 0530-2055687
(五)效果图
图1井下数据采集模块与激光位移传感器
图2地面485集线与GPRS远程通信模块
图3立井井筒安全动态监测预警系统在线云平台
