在地下采礦環境中成功且經濟開采自然資源的關鍵是采礦人員長期作業的安全,在過去四十年里,在結構完整性監測系統、個人通信設備以及安全設備的培訓方面的先進技術實施大大降低了采礦業的總死亡人數。根據美國礦山安全與健康管理局(MSHA)的數據,采礦行業在2016年發生了25起死亡事故,這是一個歷史最低點,而1978年有245起。
除了斷層和裂縫等地質特征外,地面變形、炸藥爆炸時誘發的地震活動和重型設備的移動,是導致地下礦井結構不穩定的主要原因。沿著整個礦井網絡對應力、應變和振動進行實時監測,可以提供關于結構完整性的有用信息,從而可以防止災難性的事故和人員傷亡的發生。
DAS速度成像監測尾礦庫潛在滲漏點(Terra15)
地下礦井環境中的溫度波動直接影響采礦人員的健康和安全,礦井下的主要安全問題可能是由于溫度上升造成的,例如破壞性爆炸。發現礦井中潛在危險的重要指標是對整個礦井網絡的溫度變化進行早期檢測和定位,通過實時和連續測量獲得的溫度曲線可以幫助評估礦井通風狀況,如果出現危險情況,制定可能的整改計劃。
點式傳感器和較新的準分布式傳感系統是用于以不連續的間隔探測和定位礦井內關鍵位置地層變形的最先進的系統,這些傳感設備和相關的控制系統是機電式的,在惡劣的環境中(高溫和高壓),無論是在正常作業過程中還是由于結構坍塌,都很容易發生故障。此外,與控制模塊進行通信的設備還需要額外的模塊,包括沿礦井的電纜網絡和電源,這些設備很容易因結構坍塌造成的撕裂和故障而中斷。
在這些情況下,混合光纖分布式振動和溫度傳感(DVTS)系統可沿礦井方向實時和連續測量溫度和動態振動,具有良好的空間分辨率。DVTS系統能適應惡劣的工作環境,并能承受結構性故障,具有與地面指揮和控制中心的嵌入式設備實時通信的能力。因此,它們可以沿著傳感光纖的長度提供不間斷的應力和溫度信息。在事件定位方面具有很高的準確性,并提醒礦井作業人員采取預防措施。
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原文標題:分布式光纖DAS和DTS在煤礦的應用
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