[发明专利]一种泥石流监测预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流监测预警系统及方法，具体为一种用于矿山排土场的泥石流监测预警系统及方法。

背景技术

矿山排土场是矿山开采过程中由于剥离岩石等废弃物而形成的排弃岩土堆积物，露天开采剥岩比一般大于1，排土量巨大。泥石流是在含有大量泥沙石块等固体物质作用下发生的具有强大破坏力的固液混合物的地质灾害。尤其在雨季，排土场潜在泥石流灾害隐患突出，严重威胁着矿山安全，因此需要对其进行监测预警，提高矿区排土场防灾减灾能力。

目前，针对矿山排土场泥石流常规的监测预警方法主要为：

(1)气象水文方面：水源不仅是泥石流发生的必要物质基础，还是泥石流的动力来源之一。对水源的监测内容主要针对降雨量、降雨强度、降雨历时监测以及岩土含水量情况、孔隙水压力变化情况等。监测手段主要有雨量计、地下水位计、孔隙水压力计等。

(2)泥石流固体物质组成方面：泥石流的基本物质基础是固体物质，因此常规方法针对泥石流易发空间内的地表变形、深部位移等。监测手段主要有位移监测仪、全站仪、测斜仪等。

(3)泥石流孕育发展过程方面：主要针对泥石流发生的时间、规模、运动特征参数展开监测，监测手段主要有红外、雷达、影像、超声波等。

现有的泥石流监测内容和方法存在三个不可避免的问题，第一：降雨、位移等监测内容抓住了泥石流发生的必不可少的组成要素，却极少考虑泥石流发生的力学充分和必要条件。第二：常规的泥石流监测预警方法大多需要专业工程技术人员先在现场测得数据，再将数据带至分析人员处理，周期加长，实时性效果差，自动化程度低。第三：监测预警准则定性而不定量，操作判断复杂。

按照传统的泥石流监测预警方法，上述三个问题无法避免。因此，研制一种矿山排土场泥石流监测预警方法及系统迫在眉睫。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种泥石流监测预警系统，包括，恒阻大变形锚索，设置于监测区域；压电式力学传感器，用于测量所述恒阻大变形锚索的力学参数；数据采集及发射装置，以及数据接收装置；其中，所述数据采集及发射装置用于采集所述压电式力学传感器测得的信息，并将该信息发送至所述数据接收装置；所述数据接收装置将接收到的信息发送至数据分析处理中心进行处理，以确定所述监测区域的安全预警等级。

根据本发明的一实施方式，其中所述恒阻大变形锚索的最大变形量为2m。

根据本发明的另一实施方式，其中所述恒阻大变形锚索设置于开设在所述监测区域的坡面上的监测孔内；所述恒阻大变形锚索包括相连接的锚固段和自由段，所述锚固段位于所述监测孔的底部，所述自由段的一个端部伸出所述监测孔外。

根据本发明的另一实施方式，其中所述压电式力学传感器设置于所述恒阻大变形锚索伸出所述监测孔外的所述端部。

根据本发明的另一实施方式，其中在所述坡面上设置有用于支撑所述恒阻大变形锚索的防护墩，所述数据采集及发射装置设置于所述防护墩。

本发明进一步提供了一种泥石流监测预警方法，包括，在泥石流监测区域内开设一监测孔；将恒阻大变形锚索设置于所述监测孔内，并将所述恒阻大变形锚索与压电式力学传感器相连，将所述压电式力学传感器与数据采集及发射装置相连，将所述数据采集及发射装置与数据接收装置相连；所述恒阻大变形锚索受到外力作用时，所述压电式力学传感器将采集到的力学信号通过所述数据采集及发射装置传递至所述数据接收装置，所述数据接收装置将接收到的信息发送至数据分析处理中心进行处理，以确定所述监测区域的安全预警等级。

根据本发明的一实施方式，其中所述监测孔通过如下步骤获得：采用套管钻进，形成所述监测孔的第一段孔；自所述第一段孔的孔底对所述第一段孔进行反向高压注浆，使浆液扩散至周边区域，形成注浆区；在所述注浆区内形成所述监测孔的第二段孔；自所述第二段孔的孔底进行反向高压注浆，使浆液扩散至周边区域，形成第二注浆区；在所述第二注浆区内形成所述监测孔的第三段孔。

根据本发明的另一实施方式，其中所述数据采集及发射装置将接收到的信息通过无线通讯的方式发送至所述数据接收装置。

本发明提供了一种用于矿山排土场泥石流灾害监测和预警系统及其配套施工工艺，该系统实现了矿山排土场泥石流全过程监测-预警-控制一体化调控功能，大大提高了矿山排土场泥石流监测预警的准确性和科学性。

附图说明

图1为本发明一实施方式的泥石流监测预警系统的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的锚垫板的剖面图；