自上世纪八十年代末期起,我国华东区域如徐州、大屯、淮北、兖州、永夏等矿区频繁遭遇井筒井壁破裂的严峻挑战,这些事故多发生在表土与基岩交界的关键区域,对煤矿作业的安全与效率构成了重大威胁。鉴于此,实施对井筒运行状态的即时监控,及时捕捉并处理潜在问题,成为了保障煤矿安全生产的迫切需求。
煤矿井筒,作为承载开采作业的重要结构,通常采用钢筋混凝土构建,其应变状态是评估井筒承载能力、结构健康及安全性的关键指标。然而,传统的应变测量方法因需长期埋设传感器于恶劣的井下环境,面临传感器难以维护、信号易受干扰及数据不稳定等难题。为解决这一困境,南京峟思研发一种创新的振弦式应变传感器,可实现对井筒状态的连续、实时监测。
振弦式应变传感器的运行机制
振弦式应变计巧妙运用了弦振动频率与弦张力之间的动态关系,作为应变测量的核心原理。在电磁力的驱动下,钢弦以其固有的频率振动。出厂时,传感器内置的钢弦已预设一定初始拉力,对应着特定的初始频率。一旦传感器被嵌入井筒混凝土中,随着井筒结构的微小形变,钢弦的拉力随之变化,进而引起振动频率的偏移。通过捕捉并分析这一频率变化,即可精确计算出井筒的应变状态。
数据采集与处理的智能化
振弦式应变传感器钢弦产生振荡,MCU数据采集设备精准捕捉这一频率信号,通过复杂算法处理,直接转化为井筒的应变值,并实时显示在液晶屏幕上。同时,数据通过无线或有线方式传输至中央监控计算机,实现井筒状态的远程实时监控。
振弦式应变计不仅具备低功耗、低成本、易于部署与维护的显著特点,更在数据准确性上表现出色。其在实际应用中的稳定性、长寿命以及广泛的适应性,已得到多个煤矿井筒监测项目的验证。这些成功案例充分证明了振弦式应变传感器在提升煤矿安全生产水平、预防井筒事故方面的巨大潜力与价值,是煤矿行业技术创新与升级的重要成果,值得广泛推广与应用。