顶板监测雷达破解地下工程早期失稳识别难题

项目背景与行业痛点

矿山井下巷道掘进工作面的顶板稳定性是制约安全高效生产的核心挑战。顶板失稳与冒落作为一种突发性强、破坏性大的主要地质灾害,严重威胁人员生命安全(如岩体冲击、埋压),极易造成设备损坏与生产中断,带来巨大经济损失,并可能破坏围岩应力平衡,诱发更大范围的连锁灾害。因此,实现巷道顶板连续、实时、高精度的变形监测,并建立前瞻性的预警机制,已成为提升矿山本质安全水平的关键技术需求。

顶板监测雷达破解地下工程早期失稳识别难题-有驾
现场作业图

当前主流技术方案均存在显著局限性:

  1. 微震监测:空间覆盖率低,存在监测盲区;易受环境振动干扰,误报率高;对渐进式破坏不敏感,预警窗口短。

  2. 三维激光扫描:属于间断式扫描,无法实现连续实时监测;测量精度受井下粉尘、水汽影响大,实时性差。

  3. 分布式光纤:信号存在时域漂移,长期稳定性差,需频繁校准;空间分辨率低(米级),难以精确定位微小变形源。

结论:现有技术均无法满足对顶板变形进行连续、实时、高精度监测的核心需求。

解决方案:

针对上述行业痛点,采用全新一代的监测方案LDTK-Dome 隧(巷)道顶板监测雷达。

顶板监测雷达破解地下工程早期失稳识别难题-有驾
隧(巷)道顶板监测雷达

核心优势:

  1. 高精度:亚毫米级位移测量精度。

  2. 连续性:实现连续扫描与瞬时信号捕捉,无监测盲区。

  3. 实时性:监测数据现场即时处理,三维直观展示顶板形变情况。

  4. 高稳定性:全固态、数字化设计,抗干扰能力强,受井下恶劣环境(粉尘、水汽)影响小。

  5. 便捷高效:支持单人快速部署操作,有效监测半径可达100米。

  6. 预警多元:支持APP、短信、声光等多种报警方式,全方位保障安全。

技术原理

LDTK-Dome隧(巷)道顶板监测雷达采用先进的数字相控阵合成孔径雷达(SAR) 的工作原理:

  1. 距离向高分辨率:通过发射雷达波信号,获取目标在雷达视线方向的高分辨率距离信息。

  2. 方位向高分辨率:通过合成孔径技术(SAR)得到目标物方位向的高分辨率信息,从而生成观测区域的二维高精度雷达影像。

  3. 形变解算:利用干涉测量技术,精确计算不同时刻回波信号的相位差,最终解算出目标物表面在雷达视线方向的精确形变量。

现场实测

在某井工矿采场空区顶板检测现场布设LDTK-Dome 顶板雷达进行实时监测测试,保障施工安全进行。实时监测过程中人员携带雷达反射器使用固定杆支撑进行有规律轻微移动,每次移动0.5mm,共计靠近雷达方向10次移动5mm远离雷达移动5次共计2.5mm。实测结果与点27数据高度吻合,达到精度指标,进一步验证了设备的高精度和可靠性。

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顶板监测雷达布设图
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顶板监测雷达布设图
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现场实测效果图
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实时监测1/2/3 曲线图
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监测数据1/2/3 导出
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实时监测单点27 曲线图

通过本次矿下采场时时监测,设备自身性能优于1mm并且能够及时监测危险断面发出预警,保障作业面人员工作安全。

结论

LDTK-Dome 数字相控阵微变监测雷达有效克服了传统技术的弊端,提供了一种全天候、连续、高频、高精度的微变形监测解决方案。通过与LADAR-Security软件平台结合,能够为复杂工程场景提供超早期的灾害预警,显著降低防灾运维成本,为人员和财产安全提供全面技术保障。

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