金川矿区竖井结构健康监测主体方案

金川矿区竖井结构健康监测系统工程,主 体 实 施 方 案（讨论稿）,前 言,由于地质历史时期受过多次构造运动影响，经历了各次构造运动作用、变质作用和多期岩浆的侵入作用，给矿区留下以断裂为主的构造形迹，地质构造复杂，水平应力高，断裂、节理、裂隙十分发育，加之本区现今可能仍处于构造活动期，这就为地面和地下工程的稳定带来极为不利的影响。随着开采深度不断增加，规模和范围不断扩大，采动影响加剧，矿山开采技术条件进一步恶化，构造发育，矿岩破碎，岩体整体性、稳定性极差，地表裂缝发育扩展，地面沉降加剧，应力值增大，基建和开采过程中，许多位于层状碎裂与碎裂结构等不良岩层中的竖井发生严重变形和破坏。许多竖井多次修复，竖井支护成本居高不下。因此深部井巷和采场稳定性控制，地压监测及井巷病害监测预警等问题成为迫切需要解决的重要事情。,实施方案文字说明,BOTDR光纤与FBG传感器相结合监测利用式光纤、光栅检测技术，可迅速获取围岩的变形，由于其具有分布式、长距离、实时性、精度高、抗干扰、耐久性等特点，可实现对竖井变形进行长期的、实时的高精度监测。BOTDR应力光纤：采用基于Brillouin散射的分布式光纤应变传感器，联合对竖井进行变形应力量测，从而了解竖井的受力条件，判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度，以及检验竖井设计的合理性，积累资料为经验类比提供依据，为竖井在运营期提供结构健康监测数据。,为了使光纤精确地反映被测构筑物的应变状态，必须将与被测物紧密相连，铺设在结构物上。铺设的效果对监测到的结果有直接关系，因而在工程中，有着十分重要的意义。FBG光纤传感器：采用光纤Bragg光栅应变传感器结构体进行应力量测，从而了解竖井结构体的受力条件，判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度，积累资料为经验类比提供依据，为竖井在运营期提供结构健康监测数据。,应变传感灵敏。根据光纤监测系统的设计原理，结合竖井工程的实际情况以及分析仪应力分布式光纤传感器的特点，基本可以应用全面接着式（开槽埋入，灌注锚固剂）方式布设光纤。横纵方向监测：全面接着式铺设，可以分别沿竖井纵深方向和部分横断面按全面接着方式布设传感光纤。沿纵深防线布设的传感光纤用于监测竖井中纵向的整体变形情况，而沿横断面布设的光纤则是用于监测竖井横向的变形情况。,竖井整体监测：整体全面接着方式铺设的特点是可以全程监测竖井的健康状况，监测对象为竖井整体，监测结果为竖井整体的变形情况。此种接着方式应用特定的铺设工艺，将传感光纤按照设计路线安装固定在混凝土表面上，并在传感光纤的末端接传输信号用光纤，将监测信号传送至监测中心。冗余设计：为满足竖井可靠性的应用特点，须实施免维护方案，因此采用双备份敷设方案，在每个测量轴向方向布设两条光纤，每个安装槽内同时安装两跟光纤，在一根光纤出现问题的情况下，可采用备用光纤进行数据的采集。,三矿区主井健康监测系统设备布设总图,三矿区副井监测传感器布设示意图,三矿竖井BOTDR与FBG传感技术马头门综合监测示意图,二矿区西主井和14行风井应力光纤布设剖面图,监 测 系 统 优 点,不受电磁场的干扰，电绝缘性好，耐潮湿耐化学侵蚀等恶劣环境；质量轻，体积小，对结构影响小，易于布置；既可以实现点测量，也可以通过串接的方式，实现多点分布式测量；检出量是波长信息，因此不受接头损耗、光路损耗等因素的影响，对环境干扰不敏感；,单位长度上信号衰减小，可实现长距离测点集中监控；灵