基于物联网的岩体锚杆监测系统怎样应用

一种创新的、无损的锚杆监测方法正在证明物联网对采矿安全的强大作用。

“安全第一”是采矿业的口号，并非没有道理。虽然确切数字仍不清楚，但专家估计全球每年约有20，000名矿工死亡。根据国际劳工组织（ILO）的数据显示，采矿业占全球就业的1%，但占致命事故的8％。这些统计数据还没有涵盖无数的非致命性工伤案件。鉴于巨大的财务和人力成本以及生产力损失，每起采矿事故造成的经济影响可能超过500万美元。

矿井顶板坍塌的危险

在众多的潜在危险中，矿井顶板坍塌是一个普遍面临的问题。在美国煤矿开采中，矿井顶板坍塌事故约占所有矿井死亡人数的50％，事故数量巨大，但有一个共同的潜在原因——锚杆失效。

采矿业广泛依赖于锚杆来支撑和稳定地下矿洞的结构。这些钢棒安装在矿井顶板上，将岩体绑在一起，以避免变形并确保矿井的坚固性。它们的失效会导致灾难性的顶板坍塌，进而伤及工人生命，并给公司带来巨额财产损失。

在连续地震事件和地下水腐蚀的严峻影响下，锚杆极易发生断裂、生锈和腐蚀，从而降低其承载能力。监测这些加固支柱的完整性至关重要，但仍然是一项重大挑战。

传统做法仅限于目视检查或从岩体中移除螺栓进行检查。不用说，两者都不是最佳的，后者本身效率低下且复杂，更不用说损坏螺栓的风险了。由于缺乏能见度，采矿经营者和工人对地下情况的了解非常模糊。

锚杆监测的无损方法

物联网带来的新一波智能传感器技术正在为有效的、无损的锚杆监测打开大门。这些传感器内置于螺栓中，可自动捕捉结构和操作条件的多个读数。例如，沿螺栓分布的振动和应变仪可检测到可能会损坏其完整性的地震事件和负载水平。同样，超声波传感器会识别出异常声波，这些声波表明裂纹或分层问题。

物联网传感器嵌入通信模块，可将这些读数无线传输到内部控制系统。通过设置自动工作流程，可以提醒工人变形的危险。这样可以及时采取纠正措施，以规避整个岩体的灾难性破坏。

更进一步，采矿经理甚至可以利用物联网数据中的上下文信息来改善未来的地面控制实践。通过对历史缺陷和地震活动的长期分析，可以更准确地了解地面支撑系统的退化模式和使用寿命。（来源物联之家网）这可以对系统设计以及钻孔和挖掘活动水平进行相关调整，以提高操作安全性。

展望未来

物联网在采矿安全方面的潜力是巨大的，其在岩石锚杆监测中的应用就是有力的证据。

为了让公司快速从中提取价值，基于物联网的岩体锚杆监测系统必须经济高效、易于安装和管理。由于螺栓牢牢嵌入岩体中，传感器必须能够在不更换电池的情况下工作多年。最重要的是，在极端深度和非对称地形的恶劣地下环境中，必须保证高数据接收速率。

最终，所有这些要求都归结为对高度稳健、经济高效和高能效网络连接的需求。

责任编辑：ct