一、产品概况
立井井壁监测系统：是用于定时监测破碎段井壁竖向应力变化及环向应力变化，提前预测预报井壁受力情况，避免井壁破裂的发生。
地下开采造成地面沉降，井壁受力增加，垂直方向的荷载会使井壁产生竖向位移及变形，井壁长期受重力挤压、积水、排水，造成井壁部分受损，日积月累造成井壁变形。从而使罐道产生垂直压缩，当原有的罐道可缩变形预留间隙消除后，罐道受压就会扭曲失稳。
罐道的平行度和垂直度无法得到保证，使提升容器运行时产生严重的摆动、甚至卡罐事故，严重威胁着矿井提升工作的安全。由于井筒变形造成罐道的变形，对提升安全的影响是巨大的，属于重大安全隐患，跑道出了问题，直接传导至提升容器上，对生命财产构成重大威胁，确保井壁完好，维护好罐道的正常工作，属于提升安全领域重中之重！
二、规范和标准
1.GB4796 《电工电子产品环境条件》
2.GB50058 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
3.GB50217 《电力工程电缆设计规范》
4.SDJ9 《电气测量仪表装置设计技术规程》
5.电气设备应符合《煤矿安全规程2016版》的相关要求。
6.符合《GB3836.1—2000 爆炸性气体环境用电气设备通用要求》有关规定
7.GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）
8.MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置
9.MT/T1007-2006矿用信息传输接口
10.MT 209-90《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
三、老井井壁监测方法
1、有效获取围岩-井壁结构在不同工况下的荷载响应及分布：采用围岩、井壁含水层壁间及壁后水压、围压和温度测试等全龄期测试技术，获得冻结外壁施工期、套内壁施工时期、停冻期、壁间注浆期和生产运营期的井壁温度、水压、土压力作用于外壁和内壁的阶段性关键时期的“测点-测线-测区”的荷载响应特征和量值大小，揭示井壁混凝土全龄期热力演化特性及规律，获得井壁热力参数变化与施工工艺的相互关系，反演井壁结构受力全过程的温度、水压力和围岩压力等实测载荷特征。
2、混凝土井壁区域性测试新技术：采用碳纤维机敏混凝土电阻反馈感知井壁受荷及变化的区域测试新技术，采用电极矩阵多测点反馈算法和测试技术，实现测试区段360º受荷变化的全方位感知。
四、新建井筒井壁监测方法
井筒井壁点、线、面一体化综合实时原位测试技术：
（1）多角度、多方法相互验证的井筒施工和运营过程综合测试方法和技术
井壁混凝土长期复杂受力过程的点（井壁受力测点）、线（井筒中深部光栅感应测线）、面（碳纤维混凝土井壁测试区）一体化测试方法和技术。采用“互联网+”集成测试技术，实现井壁及围岩热力参数的实时采集、远程传输和异地分析。
（2）井壁混凝土浇筑过程的监测方法和技术
井壁混凝土浇筑具有外壁分段下行、内壁整体滑膜上行的特点，建井施工期混凝土浇筑、凝固过程的应力难以监测，本课题组创新采用预埋电源、埋入式模块通讯等装置和技术，实现了建设施工期至生产运营期间的混凝土内部应力应变增长全过程监测。
（3）原位环境下井壁混凝土应力应变真实量值测试技术与方法
采用无应力计比照测试方法，获取原位环境下的真实混凝土应力应变演化过程。
五、竖井壁监测系统技术特点
1.井壁传感器符合矿山竖向垂直井筒使用要求，我方提前勘验现场，第一时间提供传感器布置方案图，传感器监测数据范围。
2.传感器分别安装在立井井筒多处水平井筒壁上，每层各安装竖向和横向应力传感器6个，均匀布置，配不锈钢系统防护箱。
3.各层传感器与地面之间采用通讯方式传递数据，布置线缆提前考虑防砸防护、隐蔽要求。
4.提前设置传感器、线缆、通讯设备的防护工作，配世达72512棘轮电缆剪4件，确保信息安全传输。
5.在监测系统上加装GPRS模块，在云平台上进行集成，通过设置基本参数和传感器布置，实现对井壁应变状态的实时监测，具备自动采集和手动采集功能。自动采集频率可设置，监测数据自动保存，保存量不少于1年数据量，可以根据甲方要求任意设置。
6.井口设置主模块及MCU软件界面无线接收数据。
7.上位机监控系统对井壁传感器进行检测、显示、控制、保护、报警和管理, 并把井壁传感器监测参数、报警信息等数据保存到数据库。为井壁破裂的监控和预报提供快速、准确、全面的信息依据。
8.软件自带筛选功能，人工确认剔除单点异常值，方便数据的统计和分析，确保数据的可靠性、完整性。
9.预留主井测量单元接口，便于主井井壁监测数据与副井系统集成，实现双井筒井壁监测动态分析，可将数据传输至机电调度集成显示并操作。
10.监控系统所采用软件应具备网络发布功能，具备局域网、internet及手机远程查看功能，配操作台及单双座皮质弓形椅各4把。
11.上位机配置采用联想天逸/9代I7/16G DDR4/256G SSD+1TB/独显4G/2*1000M/无线键鼠/32寸曲显/报警2.1音箱话筒摄/U盘512G。工作环境采用WINDOWS10操作系统，组态监控软件平台采用正版WINCC7.4（或组态王V6.5）组态软件设计开发，点数不少于512点，程序对用户开放。
12.具备信息存储、查询功能，数据记录、信息文本、监测时间等。
13.系统可自动生成历史趋势曲线，并存储在数据库中，可与原系统历史数据共同分析，以便综合分析井筒井壁应变情况，每季度出具建议性措施报告提供给矿方，以确保井筒安全。
14.报表导出打印功能：可把各种实时监控数据以报表的形式导出到excel表里，供操作人员查看或上报存档；历史数据永久保存。配hpM281fdw1台及原装202X硒鼓两套。
15.为方便施工，我方可以配备线槽开孔工具，Bosch GDM13-34云石切割机4件，并配各型切割片各20件。
16.配备系统所需所有电力、通讯、信号线缆、光缆等，并配必要的线号、电缆标签及其打印装置，和必要的打印耗材。
17.为保证系统上下口及车房之间的通讯，配备通讯光缆及其熔接装置，配华为交换机及路由器各两台，及必要的通讯线缆检查设备。
六、立井壁监测项目举例
1、项目名称
立井井壁监测系统
2、井筒基本现状
徐庄煤矿副井1973年1月开工，1977年7月竣工。井筒深度459.0m，净直径6.0m。井筒内装备一对一吨矿车单层双车罐笼，钢罐道，井筒内设有梯子间、排水管、压风管、动力电缆和信号电缆等各种管线。表土段井壁采用大钻头施工法，壁厚400mm；基岩段采用素混凝土，井壁厚度400mm。表土段井筒由于偏斜，有效直径为5.8m，井壁施工质量较好。
徐庄副井、主井井壁受力监测系统于2002年12月建立。传感器埋设情况为：副井、主井传感器均分四层埋设，一层垂深100m，二层垂深125m，三层垂深145m，四层垂深165m。
3、工程（项目）概况
本项目为交钥匙工程，采购范围包含徐庄煤矿副井井壁监测系统的设计、制造、运输、供应、原系统设备拆除、新设备安装、调试、验收及伴随服务等。
4、环境条件
4.1环境温度： -5℃～40℃；
4.2相对湿度：不大于95%（25℃）；
4.3大气压力：80kPa～106kPa；
4.4有甲烷、煤尘等爆炸性气体；
4.5运行场所：井筒内。
七、竖井壁监测系统部分业绩
中矿冶金井壁监测科技小组已经完成或正在进行与井壁应力应变监测有关的项目：
(1)甘肃平凉新安煤矿副井井筒安全测试系统研究，与徐矿集团合作，2018年开始，在研；
(2)内蒙古乌审旗葫芦素西翼风井井筒感知系统研究，与中煤建设集团合作，2017年开始，在研；
(3)大屯矿区井筒井壁应力应变综合监测系统优化研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，2008~正进行；
(4)大屯集团孔庄矿混合井井壁受力监测研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，2007开始，一直在监测；
(5)孔庄副井井壁受力过程状况与破裂临界信息研究，与中煤大屯公司孔庄煤矿合作，2006~2009年；已完成；
(6)徐州张双楼煤矿新井井壁受力监测及安全性研究，与徐州矿务集团合作，2006开始，在监测；
(7)大屯姚桥煤矿2#主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2004.2开始，至今仍在监测；
(8)徐州三河尖煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与徐州矿务集团合作，2004~2007，已完成；
(9)徐州张双楼煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与徐州矿务集团合作，2004.11开始，至今仍在监测；
(10)大屯龙东煤矿副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2003.4开始，至今仍在监测；
(11)大屯孔庄煤矿主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2002.11开始，至今仍在监测；
(12)大屯徐庄煤矿主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2002.10开始，至今仍在监测；
(13)中煤大屯公司姚桥煤矿1#主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2001.1开始，至今仍在监测；
(14)大屯龙东煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，1999.8开始，至今仍在监测；
(15)大屯龙东煤矿西风井钻井井壁受力监测研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，1999~2003，已完成。
八、质量保证及售后服务
1. 质保期：安装投运后1年。
质保期内因产品质量所产生的问题由供货方负责免费保修，质保期满后，供货方为该产品提供终身技术服务，并确保备品、配件及时提供。
2. 性能、质量保证
产品具有完善的质量保证体系。质量保证体系符合ISO9001的要求。
3.设备的试验及要求
设备出厂前必须依照相关传感器试验标准进行试验，试验结果满足规范要求，并随机提供相关试验报告。
4. 技术培训及指导
为使设备能正常安装、调试、运行、维护及检修，调试期间，供货单位负责进行现场技术培训。
5.资料交付
（1）一般要求
随机附带技术说明书6套
（2）提供的资料内容明细
所有控制系统、说明书、合格证及图纸
6.售后服务
出现产品质量、技术问题时，重大问题 3小时、一般问题2小时内做出答复，如需到达现场技术服务，时间为供方接到需方通知后12小时达到现场。
立井井壁监测系统：是用于定时监测破碎段井壁竖向应力变化及环向应力变化，提前预测预报井壁受力情况，避免井壁破裂的发生。
地下开采造成地面沉降，井壁受力增加，垂直方向的荷载会使井壁产生竖向位移及变形，井壁长期受重力挤压、积水、排水，造成井壁部分受损，日积月累造成井壁变形。从而使罐道产生垂直压缩，当原有的罐道可缩变形预留间隙消除后，罐道受压就会扭曲失稳。
罐道的平行度和垂直度无法得到保证，使提升容器运行时产生严重的摆动、甚至卡罐事故，严重威胁着矿井提升工作的安全。由于井筒变形造成罐道的变形，对提升安全的影响是巨大的，属于重大安全隐患，跑道出了问题，直接传导至提升容器上，对生命财产构成重大威胁，确保井壁完好，维护好罐道的正常工作，属于提升安全领域重中之重！
二、规范和标准
1.GB4796 《电工电子产品环境条件》
2.GB50058 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
3.GB50217 《电力工程电缆设计规范》
4.SDJ9 《电气测量仪表装置设计技术规程》
5.电气设备应符合《煤矿安全规程2016版》的相关要求。
6.符合《GB3836.1—2000 爆炸性气体环境用电气设备通用要求》有关规定
7.GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）
8.MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置
9.MT/T1007-2006矿用信息传输接口
10.MT 209-90《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
三、老井井壁监测方法
1、有效获取围岩-井壁结构在不同工况下的荷载响应及分布：采用围岩、井壁含水层壁间及壁后水压、围压和温度测试等全龄期测试技术，获得冻结外壁施工期、套内壁施工时期、停冻期、壁间注浆期和生产运营期的井壁温度、水压、土压力作用于外壁和内壁的阶段性关键时期的“测点-测线-测区”的荷载响应特征和量值大小，揭示井壁混凝土全龄期热力演化特性及规律，获得井壁热力参数变化与施工工艺的相互关系，反演井壁结构受力全过程的温度、水压力和围岩压力等实测载荷特征。
2、混凝土井壁区域性测试新技术：采用碳纤维机敏混凝土电阻反馈感知井壁受荷及变化的区域测试新技术，采用电极矩阵多测点反馈算法和测试技术，实现测试区段360º受荷变化的全方位感知。
四、新建井筒井壁监测方法
井筒井壁点、线、面一体化综合实时原位测试技术：
（1）多角度、多方法相互验证的井筒施工和运营过程综合测试方法和技术
井壁混凝土长期复杂受力过程的点（井壁受力测点）、线（井筒中深部光栅感应测线）、面（碳纤维混凝土井壁测试区）一体化测试方法和技术。采用“互联网+”集成测试技术，实现井壁及围岩热力参数的实时采集、远程传输和异地分析。
（2）井壁混凝土浇筑过程的监测方法和技术
井壁混凝土浇筑具有外壁分段下行、内壁整体滑膜上行的特点，建井施工期混凝土浇筑、凝固过程的应力难以监测，本课题组创新采用预埋电源、埋入式模块通讯等装置和技术，实现了建设施工期至生产运营期间的混凝土内部应力应变增长全过程监测。
（3）原位环境下井壁混凝土应力应变真实量值测试技术与方法
采用无应力计比照测试方法，获取原位环境下的真实混凝土应力应变演化过程。
五、竖井壁监测系统技术特点
1.井壁传感器符合矿山竖向垂直井筒使用要求，我方提前勘验现场，第一时间提供传感器布置方案图，传感器监测数据范围。
2.传感器分别安装在立井井筒多处水平井筒壁上，每层各安装竖向和横向应力传感器6个，均匀布置，配不锈钢系统防护箱。
3.各层传感器与地面之间采用通讯方式传递数据，布置线缆提前考虑防砸防护、隐蔽要求。
4.提前设置传感器、线缆、通讯设备的防护工作，配世达72512棘轮电缆剪4件，确保信息安全传输。
5.在监测系统上加装GPRS模块，在云平台上进行集成，通过设置基本参数和传感器布置，实现对井壁应变状态的实时监测，具备自动采集和手动采集功能。自动采集频率可设置，监测数据自动保存，保存量不少于1年数据量，可以根据甲方要求任意设置。
6.井口设置主模块及MCU软件界面无线接收数据。
7.上位机监控系统对井壁传感器进行检测、显示、控制、保护、报警和管理, 并把井壁传感器监测参数、报警信息等数据保存到数据库。为井壁破裂的监控和预报提供快速、准确、全面的信息依据。
8.软件自带筛选功能，人工确认剔除单点异常值，方便数据的统计和分析，确保数据的可靠性、完整性。
9.预留主井测量单元接口，便于主井井壁监测数据与副井系统集成，实现双井筒井壁监测动态分析，可将数据传输至机电调度集成显示并操作。
10.监控系统所采用软件应具备网络发布功能，具备局域网、internet及手机远程查看功能，配操作台及单双座皮质弓形椅各4把。
11.上位机配置采用联想天逸/9代I7/16G DDR4/256G SSD+1TB/独显4G/2*1000M/无线键鼠/32寸曲显/报警2.1音箱话筒摄/U盘512G。工作环境采用WINDOWS10操作系统，组态监控软件平台采用正版WINCC7.4（或组态王V6.5）组态软件设计开发，点数不少于512点，程序对用户开放。
12.具备信息存储、查询功能，数据记录、信息文本、监测时间等。
13.系统可自动生成历史趋势曲线，并存储在数据库中，可与原系统历史数据共同分析，以便综合分析井筒井壁应变情况，每季度出具建议性措施报告提供给矿方，以确保井筒安全。
14.报表导出打印功能：可把各种实时监控数据以报表的形式导出到excel表里，供操作人员查看或上报存档；历史数据永久保存。配hpM281fdw1台及原装202X硒鼓两套。
15.为方便施工，我方可以配备线槽开孔工具，Bosch GDM13-34云石切割机4件，并配各型切割片各20件。
16.配备系统所需所有电力、通讯、信号线缆、光缆等，并配必要的线号、电缆标签及其打印装置，和必要的打印耗材。
17.为保证系统上下口及车房之间的通讯，配备通讯光缆及其熔接装置，配华为交换机及路由器各两台，及必要的通讯线缆检查设备。
六、立井壁监测项目举例
1、项目名称
立井井壁监测系统
2、井筒基本现状
徐庄煤矿副井1973年1月开工，1977年7月竣工。井筒深度459.0m，净直径6.0m。井筒内装备一对一吨矿车单层双车罐笼，钢罐道，井筒内设有梯子间、排水管、压风管、动力电缆和信号电缆等各种管线。表土段井壁采用大钻头施工法，壁厚400mm；基岩段采用素混凝土，井壁厚度400mm。表土段井筒由于偏斜，有效直径为5.8m，井壁施工质量较好。
徐庄副井、主井井壁受力监测系统于2002年12月建立。传感器埋设情况为：副井、主井传感器均分四层埋设，一层垂深100m，二层垂深125m，三层垂深145m，四层垂深165m。
3、工程（项目）概况
本项目为交钥匙工程，采购范围包含徐庄煤矿副井井壁监测系统的设计、制造、运输、供应、原系统设备拆除、新设备安装、调试、验收及伴随服务等。
4、环境条件
4.1环境温度： -5℃～40℃；
4.2相对湿度：不大于95%（25℃）；
4.3大气压力：80kPa～106kPa；
4.4有甲烷、煤尘等爆炸性气体；
4.5运行场所：井筒内。
七、竖井壁监测系统部分业绩
中矿冶金井壁监测科技小组已经完成或正在进行与井壁应力应变监测有关的项目：
(1)甘肃平凉新安煤矿副井井筒安全测试系统研究，与徐矿集团合作，2018年开始，在研；
(2)内蒙古乌审旗葫芦素西翼风井井筒感知系统研究，与中煤建设集团合作，2017年开始，在研；
(3)大屯矿区井筒井壁应力应变综合监测系统优化研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，2008~正进行；
(4)大屯集团孔庄矿混合井井壁受力监测研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，2007开始，一直在监测；
(5)孔庄副井井壁受力过程状况与破裂临界信息研究，与中煤大屯公司孔庄煤矿合作，2006~2009年；已完成；
(6)徐州张双楼煤矿新井井壁受力监测及安全性研究，与徐州矿务集团合作，2006开始，在监测；
(7)大屯姚桥煤矿2#主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2004.2开始，至今仍在监测；
(8)徐州三河尖煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与徐州矿务集团合作，2004~2007，已完成；
(9)徐州张双楼煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与徐州矿务集团合作，2004.11开始，至今仍在监测；
(10)大屯龙东煤矿副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2003.4开始，至今仍在监测；
(11)大屯孔庄煤矿主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2002.11开始，至今仍在监测；
(12)大屯徐庄煤矿主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2002.10开始，至今仍在监测；
(13)中煤大屯公司姚桥煤矿1#主井、副井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，2001.1开始，至今仍在监测；
(14)大屯龙东煤矿主井井壁应力应变自动监测研究，与中煤集团大屯公司合作，1999.8开始，至今仍在监测；
(15)大屯龙东煤矿西风井钻井井壁受力监测研究，与中煤集团大屯煤电公司合作，1999~2003，已完成。
八、质量保证及售后服务
1. 质保期：安装投运后1年。
质保期内因产品质量所产生的问题由供货方负责免费保修，质保期满后，供货方为该产品提供终身技术服务，并确保备品、配件及时提供。
2. 性能、质量保证
产品具有完善的质量保证体系。质量保证体系符合ISO9001的要求。
3.设备的试验及要求
设备出厂前必须依照相关传感器试验标准进行试验，试验结果满足规范要求，并随机提供相关试验报告。
4. 技术培训及指导
为使设备能正常安装、调试、运行、维护及检修，调试期间，供货单位负责进行现场技术培训。
5.资料交付
（1）一般要求
随机附带技术说明书6套
（2）提供的资料内容明细
所有控制系统、说明书、合格证及图纸
6.售后服务
出现产品质量、技术问题时，重大问题 3小时、一般问题2小时内做出答复，如需到达现场技术服务，时间为供方接到需方通知后12小时达到现场。
