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物聯網智能錨桿監測在采礦安全中的應用

2025China.cn   2019年10月24日

  一種創新的、無損的錨桿監測方法正在證明物聯網對采礦安全的強大作用。

  “安全第一”是采礦業的口號,并非沒有道理。雖然確切數字仍不清楚,但專家估計全球每年約有20,000名礦工死亡。根據國際勞工組織(ILO)的數據顯示,采礦業占全球就業的1%,但占致命事故的8%。這些統計數據還沒有涵蓋無數的非致命性工傷案件。鑒于巨大的財務和人力成本以及生產力損失,每起采礦事故造成的經濟影響可能超過500萬美元。

礦井頂板坍塌的危險

  在眾多的潛在危險中,礦井頂板坍塌是一個普遍面臨的問題。在美國煤礦開采中,礦井頂板坍塌事故約占所有礦井死亡人數的50%,事故數量巨大,但有一個共同的潛在原因——錨桿失效。

  采礦業廣泛依賴于錨桿來支撐和穩定地下礦洞的結構。這些鋼棒安裝在礦井頂板上,將巖體綁在一起,以避免變形并確保礦井的堅固性。它們的失效會導致災難性的頂板坍塌,進而傷及工人生命,并給公司帶來巨額財產損失。

  在連續地震事件和地下水腐蝕的嚴峻影響下,錨桿極易發生斷裂、生銹和腐蝕,從而降低其承載能力。監測這些加固支柱的完整性至關重要,但仍然是一項重大挑戰。

  傳統做法僅限于目視檢查或從巖體中移除螺栓進行檢查。不用說,兩者都不是最佳的,后者本身效率低下且復雜,更不用說損壞螺栓的風險了。由于缺乏能見度,采礦經營者和工人對地下情況的了解非常模糊。

錨桿監測的無損方法

  物聯網帶來的新一波智能傳感器技術正在為有效的、無損的錨桿監測打開大門。這些傳感器內置于螺栓中,可自動捕捉結構和操作條件的多個讀數。例如,沿螺栓分布的振動和應變儀可檢測到可能會損壞其完整性的地震事件和負載水平。同樣,超聲波傳感器會識別出異常聲波,這些聲波表明裂紋或分層問題。

  物聯網傳感器嵌入通信模塊,可將這些讀數無線傳輸到內部控制系統。通過設置自動工作流程,可以提醒工人變形的危險。這樣可以及時采取糾正措施,以規避整個巖體的災難性破壞。

  更進一步,采礦經理甚至可以利用物聯網數據中的上下文信息來改善未來的地面控制實踐。通過對歷史缺陷和地震活動的長期分析,可以更準確地了解地面支撐系統的退化模式和使用壽命。(來源物聯之家網)這可以對系統設計以及鉆孔和挖掘活動水平進行相關調整,以提高操作安全性。

展望未來

  物聯網在采礦安全方面的潛力是巨大的,其在巖石錨桿監測中的應用就是有力的證據。

  為了讓公司快速從中提取價值,基于物聯網的巖體錨桿監測系統必須經濟高效、易于安裝和管理。由于螺栓牢牢嵌入巖體中,傳感器必須能夠在不更換電池的情況下工作多年。最重要的是,在極端深度和非對稱地形的惡劣地下環境中,必須保證高數據接收速率。

  最終,所有這些要求都歸結為對高度穩健、經濟高效和高能效網絡連接的需求。

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