[发明专利]露天铁矿矿山开采中的下部采空区稳定性监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿采中安全测量监测技术领域，尤其涉及一种露天铁矿山开采中的下部采空区稳定性监测装置。

背景技术

我国地下开采转露天开采的铁矿矿山中，大多存在原矿区开采时，开采秩序初始较为混乱，非法、无规划的乱采滥挖现象普遍存在，使其留下了大量的不明下部采空区，随着露天开采浅部矿产资源逐渐耗尽，露天铁矿矿山开采不断走向深部，致使铁矿矿山转露天开采后的开采条件恶化，安全隐患严重，成为了影响铁矿矿山安全生产最主要的危害源，制约了铁矿矿山的可持续发展与矿产资源的安全高效回收。露天开采随着生产规模的不断发展扩大，越来越多的露天矿生产台阶临近采空区，且采空区多年来受自重、风化与爆破振动等影响作用，岩层稳固性下降，随着露天矿临近这些下部采空区，使得露天矿这些下部采空区普遍存在地应力低、长期存在爆破及机械震动，受岩体条件的各向异性及人工扰动的影响等特点，露天矿区坑底内的地压活动更加剧烈与频繁，露天坑底下部采空区开裂、变形与坍塌事故随时可能发生，它们对露天铁矿矿山开采的安全生产构成了严重威胁和影响，其稳定性的实时监测势在必行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种露天铁矿山开采中的下部采空区稳定性监测装置，为露天开采提供实时、客观、稳定的监测数据。

本发明的目的通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种露天铁矿山开采中的下部采空区稳定性监测装置，包括用于采集、发送信号的信号采集系统；信号接收、分析和处理系统，其特征在于：所述的信号采集系统为前端监测单元，包括多个结构相同一体化测头，通过电力线与一体化测头连接的多个结构相同数据采集仪和多个结构相同无线信号发射单元以及设置在露天矿坑制高点的无线中继站，所述的信号接收、分析和处理系统包括信号接收控制器，与信号接收控制器连接的远端监测中心PC主机和数据库服务器。

所述的多个结构相同一体化测头包括一体化测头Ⅰ、一体化测头Ⅱ、一体化测头Ⅲ和一体化测头N，所述的多个结构相同的无线信号发射单元由无线信号发射控制器Ⅰ、无线信号发射控制器Ⅱ、无线信号发射控制器Ⅲ和无线信号发射控制器N组成，且每一个无线信号发射控制器通过电力线顺次连接有一个数据采集仪和一个一体化测头，其中，所述发射控制器Ⅰ顺次连接有数据采集仪Ⅰ和一体化测头Ⅰ，所述发射控制器Ⅱ顺次连接有数据采集仪Ⅱ和一体化测头Ⅱ，所述发射控制器Ⅲ顺次连接有数据采集仪Ⅲ和一体化测头Ⅲ，所述发射控制器N顺次连接有数据采集仪N和一体化测头N。

所述一体化测头Ⅰ包括位于露天矿区坑内底部，且埋入地表下面的地埋管和测头壳体，所述的测头壳体通过支撑件对中支撑在地埋管内，在设置在测头壳体内上下两端的倾斜微震传感器和沉降微震传感器，以及填充在倾斜微震传感器和沉降微震传感器之间的环氧树脂所组成，所述的测头壳体端口采用封头封口，在封头设置的电缆接口，在露天矿区坑内底部地表上面，与一体化测头Ⅰ对应的位置均设有射控制器箱体，所述的发射控制器Ⅰ和数据采集仪Ⅰ均置于射控制器箱体内，所述的倾斜微震传感器和沉降微震传感器通过通讯电缆引线分别与无线信号发射控制器Ⅰ电性连接。

所述数据采集仪Ⅰ包括数据采集STM32F4微控制器，分别与数据采集STM32F4微控制器连接的时钟/复位电路Ⅰ、电源模块Ⅰ、存储器Ⅰ、FPGA控制电路和无线信号发射控制器Ⅰ，所述FPGA控制电路还分别与A/D转换器Ⅰ、A/D转换器Ⅱ和信号调理前置放大电路Ⅱ相连接，所述A/D转换器Ⅰ、信号调理前置放大电路Ⅰ和倾斜微震传感器顺次相连接，所述信号调理前置放大电路Ⅱ与沉降微震传感器顺次相连接。

所述的无线信号发射控制器Ⅰ包括发射STM32F微控制器，分别与发射STM32F微控制器连接的时钟/复位电路Ⅱ、存储器Ⅱ、电源模块Ⅱ、驱动电路，所述驱动电路、发射主电路、无线发射板顺次相连接，所述电源模块Ⅱ分别与驱动电路、发射主电路相连接。

所述接收控制器核心器件的接收STM32F微控制器分别与时钟/复位电路Ⅲ、存储器Ⅲ、电源模块Ⅲ、FPGA译码及时序控制、远端监控中心PC主机相连接，所述FPGA译码及时序控制、接收主电路、无线接收板顺次相连接。