一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统，包括数据采集模块、处理模块、通信模块、移动终端、温度监测单元、水压力监测单元和水流量监测单元；所述数据采集模块的输入端与温度监测单元、水压力监测单元和水流量监测单元连接，输出端与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端通过通信模块与移动终端连接；所述水压力监测单元和水流量监测单元均安装在井壁内；所述温度监测单元设置有三组。本实用新型专利技术实现了对地下工程冻结井筒结构中冻结壁融化前温度变化的测定、壁间最优注浆时间点的选取和井筒运营期间的壁间的监测，确保井筒安全运营，且多组温度传感器组、水压力监测单元和水流量监测单元设置合理、安装便捷、环境适应性广。境适应性广。境适应性广。

【技术实现步骤摘要】
一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统


[0001]本技术涉及矿井工程
，具体为一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统。

技术介绍

[0002]立井井筒是整个煤矿安全生产的咽喉，在穿越深厚表土层时冻结法凿井技术得到了广泛应用。传统的表土段井壁通常采用双层井壁结构，双层井壁结构包括内层井壁和外层井壁，在冻结壁的保护下先由上向下分段浇筑外层井壁，然后再由下向上施工内层井壁，内、外层井壁之间为壁间夹层，通常敷设泡沫板。同时，为使内、外层井壁形成联合承载的整体，并隔绝表土含水层中的渗流水直接作用在内层井壁上，在实际工程中常需要进行壁间注浆作业。
[0003]对于冻结井筒而言，在冻结壁开始解冻后，井筒冻结所形成的隔水帷幕将逐渐消失，各含水层之间通过导水通道形成统一的含水体。由于外层井壁为分段掘进施工，故导致外层井壁各段间的施工接茬缝较多，极易形成完整的渗水通道，因此，壁间注浆时间节点的选取便显得尤为重要。但目前，对于冻结壁的工程监测研究还不够深入，容易出现在冻结壁还未完全解冻的情况下进行注浆，通常浆液注入量有限，注浆效果往往不理想，难以确保在冻结壁完全融化后井筒不再出水；但若壁间注浆时间选在冻结壁已完全解冻一段时间后进行，则此时外层井壁和近井壁地层间的渗水通道已形成贯通，注浆时需承受较大的高静水压力，堵水效果差；且在涌水量较高的含水层段，势必会造成内层井壁完全承受近乎与地层地下水压相同等的压力，进而破坏井筒结构，容易导致淹井事故的发生，对煤矿安全生产造成威胁。
[0004]公布号为CN102748005A的专利技术专利申请公开了一种实时监测井筒冻结壁温度、受力及变形的系统。该申请通过在冻结壁内设置用于监测冻结壁的温度、受力及变形分布式光纤和传感器来监测。设置在冻结壁内的传感器虽然能够监测该区域的温度、受力及变形，但该传感器的作用范围有限，无法更加精准地反应出冻结壁融化前后的变化趋势，监测预报的时间节点并不精确。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题在于：提供一种安装便捷、环境适应性广的冻结壁融化和壁间注浆监测系统。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统，包括数据采集模块、处理模块、通信模块、移动终端、温度监测单元、水压力监测单元和水流量监测单元；
[0008]所述数据采集模块的输入端与温度监测单元、水压力监测单元和水流量监测单元连接，输出端与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端通过通信模块与移动终端连接；
[0009]所述水压力监测单元和水流量监测单元均安装在井壁内；
[0010]所述温度监测单元设置有三组，分别为第一温度传感器组、第二温度传感器组和第三温度传感器组；所述第一温度传感器组安装在内层井壁和外层井壁之间的壁间夹层内；所述第二温度传感器组安装在冻结壁区域内；所述第三温度传感器组安装在测温孔内。
[0011]优点：本技术通过设置在井筒不同部位的三组温度监测单元来监测冻结壁融化前的温度变化以及壁间温度值的改变，通过水压力监测单元和水流量监测单元分别测量井筒的水压力和水流量，并通过通信模块来将相关监测数据发送到移动终端，施工人员能够通过移动终端来进行监测。从而实现了对地下工程冻结井筒结构中冻结壁融化前温度变化的测定、壁间最优注浆时间点的选取和井筒运营期间的壁间的监测，确保井筒安全运营，且多组温度传感器组、水压力监测单元和水流量监测单元设置合理、安装便捷、环境适应性广。
[0012]优选地，所述数据采集模块包括温度采集仪、水压力采集仪和水流量采集仪；所述温度采集仪与多组温度监测单元连接，所述水压力采集仪与水压力监测单元连接，所述水流量采集仪与水流量监测单元连接。
[0013]优选地，所述冻结壁区域距离外层井壁外0.5m。
[0014]优选地，所述第一温度传感器组、第二温度传感器组和第三温度传感器组在井筒的多个方向上布设；每个方向上共埋设有个测点，且各相邻测点之间均为同层位错距布设。
[0015]优选地，所述第一温度传感器组、第二温度传感器组和第三温度传感器组的外层均采用碳纤维
‑
环氧树脂复合材料包覆。
[0016]优选地，所述第一温度传感器组、第二温度传感器组和第三温度传感器组均以无线电波的形式与温度采集仪连接。
[0017]优选地，所述水压力监测单元包括水压力传感器，所述水流量监测单元包括水流量计；
[0018]所述水压力传感器安装在壁间夹层与内层井壁外缘的界面处，所述水流量计安装在所述壁间夹层与外层井壁内缘的界面处。
[0019]优选地，还包括预警模块，所述预警模块与处理模块的输出端连接。
[0020]优选地，所述通信模块能够通过5G基站与移动终端连接。
[0021]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过设置在井筒不同部位的温度传感器组、水压力传感器和水流量计来监测冻结壁融化前的温度变化以及壁间温度值、水压力和水流量的改变，并通过5G通信技术来将相关监测数据发送到移动终端，施工人员能够通过移动终端来进行监测，能够及时了解冻结壁融化前的温度变化以及壁间温度值的改变。当壁间内温度值达到预警值4℃、内层井壁外缘水压力值超过0.2MPa时，均会实时触发扬声器的多次预警，向施工人员反馈最优的注浆时间节点，并开始进行壁间注浆作业，快速实现外层井壁与内层井壁的壁间充填，达到最优的注浆堵水效果。本技术中各温度传感器组布测位置合理可行、安装便捷、环境可适性范围广，实现了对地下工程冻结井筒结构中冻结壁融化前温度变化的测定、壁间最优注浆时间点的选取和井筒运营期间的壁间的监测，确保井筒安全运营。
附图说明
[0022]图1为本技术的实施例的冻结壁融化和壁间注浆监测系统的连接示意图；
[0023]图2为本技术的实施例的冻结壁融化和壁间注浆监测系统的监测模块在井筒内的结构布置图；
[0024]图中：1、数据采集模块；101、温度采集仪；102、水压力采集仪；103、水流量采集仪；2、温度监测单元；21、第一温度传感器组；22、第二温度传感器组；23、第三温度传感器组；3、处理模块；4、预警模块；5、通信模块；6、移动终端；7、5G基站；8、水压力监测单元；9、水流量监测单元；10、内层井壁；11、外层井壁；12、冻结壁；13、测温孔；14、壁间注浆孔；15、壁间夹层。
具体实施方式
[0025]为便于本领域技术人员理解本技术技术方案，现结合说明书附图对本技术技术方案做进一步的说明。
[0026]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0027]参阅图1，本实施例公开了一种冻结壁融化和壁间注浆监测系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻结壁融化和壁间注浆监测系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、处理模块(3)、通信模块(5)、移动终端(6)、温度监测单元(2)、水压力监测单元(8)和水流量监测单元(9)；所述数据采集模块(1)的输入端与温度监测单元(2)、水压力监测单元(8)和水流量监测单元(9)连接，输出端与处理模块(3)的输入端连接，处理模块(3)的输出端通过通信模块(5)与移动终端(6)连接；所述水压力监测单元(8)和水流量监测单元(9)均安装在井壁内；所述温度监测单元(2)设置有三组，分别为第一温度传感器组(21)、第二温度传感器组(22)和第三温度传感器组(23)；所述第一温度传感器组(21)安装在内层井壁(10)和外层井壁(11)之间的壁间夹层(15)内；所述第二温度传感器组(22)安装在冻结壁(12)区域内；所述第三温度传感器组(23)安装在测温孔(13)内。2.根据权利要求1所述的冻结壁融化和壁间注浆监测系统，其特征在于：所述数据采集模块(1)包括温度采集仪(101)、水压力采集仪(102)和水流量采集仪(103)；所述温度采集仪(101)与多组温度监测单元(2)连接，所述水压力采集仪(102)与水压力监测单元(8)连接，所述水流量采集仪(103)与水流量监测单元(9)连接。3.根据权利要求1所述的冻结壁融化和壁间注浆监测系统，其特征在于：所述冻结壁(12)区域距离外层井壁(11)外0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙仕元，沈仁为，张贵，童格军，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：