加拿大Roctest產(chǎn)品工程案例3： 光纖傳感器在礦山安全監(jiān)測中的應(yīng)用
時間：2025/7/3 來源：https://mp.weixin.qq.com/s/xELBqiEbLEytmiVmJzSUgQ 查看次數(shù)：270
加拿大Roctest產(chǎn)品工程案例3：
光纖傳感器在礦山安全監(jiān)測中的應(yīng)用
監(jiān)測土體移動、滲漏或精確定位泄漏點的最佳方式是采用分布式光纖解決方案。
監(jiān)測在礦山勘探和運營的每個階段都扮演著重要角色。它用于：精確評估地質(zhì)條件；量化特定參數(shù)隨時間的變化及其變化速率；加深理解程度，從而優(yōu)化決策過程并了解損傷/變形的起始與發(fā)展。
監(jiān)測用于精確評估：礦石運輸巷道掘進過程中的地質(zhì)條件變化；尾礦庫在運營期間的結(jié)構(gòu)完整性；礦產(chǎn)品輸送管道的結(jié)構(gòu)完整性；土壤沉降與地表沉陷監(jiān)測；沉陷形成的早期預(yù)警；鉆孔的地表變形監(jiān)測。
老舊鹵水井沉降監(jiān)測（來源：美盛公司Mosaic）
礦石運輸巷道（來源：紐克雷斯特Newcrest）
埃斯佩蘭薩礦輸?shù)V管道滲漏檢測（來源：安托法加斯塔礦業(yè) Antofagasta Minerals）
卡迪亞礦北部尾礦庫坍塌事故（來源：紐克雷斯特Newcrest）
波利山礦尾礦壩潰壩事故（來源：帝國金屬 Imperial Metals）
參考項目：
以下項目采用了瑞士Smartec的監(jiān)測儀器與技術(shù)方案：
u Noumea Mine - New Caledonia , 2015
u Block caving in gold mine - Australia , 2015
u Rio Tinto Resolution Copper Mine shaft borehole monitoring—USA, 2019
u Anglo American Mototolo Mine Mareesburg tailing dam integrity monitoring—South Africa, 2017
u Cadia East Underground Project –Ore extraction tunnel deformation monitoring - Australia, 2015
u K+S Potash Legacy Project brine water pipeline leak detection—Canada, 2014
u Mosaic Old Brine Well Salt Mine sinkholes formation monitoring—USA, 2010
u Laguna Dam (Rock-filled type) - Chile
u Biolixiviation Valley (Dike type) - Chile
u Bioleaching tailing dam integrity monitoring project - Chile
u Antofagasta Minerals Esperanza 154 km mining products pipeline leak detection - Chile, 2010
u Quadra FNX Mining Sierra Gorda 141 km Cu concentrate pipeline leak detection - Chile, 2013
u EBPEIII FO Bio Lixiviation - Chile , 2011
u Laguna Seca - Chile , 2010
u EWE AG 55 km brine water pipeline leak detection - Germany, 2002
基于分布式光纖傳感的礦山監(jiān)測與現(xiàn)場安全監(jiān)控
尾礦壩變形與內(nèi)部侵蝕
滲流通過堤壩（土壩、尾礦壩、堤防等）會誘發(fā)土顆粒移動。這種現(xiàn)象被稱為內(nèi)部侵蝕，已被確定為導(dǎo)致（堤壩）失事的最主要原因之一。
在早期階段檢測內(nèi)部侵蝕非常困難，因此光纖分布式傳感技術(shù)正日益被頂尖設(shè)計機構(gòu)推薦為壩體安全管理的一項關(guān)鍵監(jiān)測手段。
應(yīng)變與溫度監(jiān)測用傳感光纜布置圖
客戶端圖形用戶界面?zhèn)鞲泄饫|安裝(GUI)
DiTest Dual
傳感光纜安裝
管道完整性監(jiān)測
管道完整性管理面臨著相當獨特的挑戰(zhàn) 。其距離長 、價值高、風險大且通行條件往往較差，要求進行持續(xù)監(jiān)測并優(yōu)化維護作業(yè)。管道業(yè)主最關(guān)心的是可能發(fā)生的泄漏，這會對環(huán)境造成嚴重影響并導(dǎo)致管道停運維修。泄漏可能由多種原因引起，包括地震、滑坡引起的過度變形，以及腐蝕、磨損、材料缺陷甚至人為破壞。
泄漏可利用分布式光纖溫度傳感器進行監(jiān)測和定位。流體管道在泄漏點處會產(chǎn)生一個熱點。這些局部熱異?？捎芍T如 DiTemp 等分布式溫度測量系統(tǒng)檢測到，該系統(tǒng)能提供良好的空間分辨率、時間分辨率和溫度分辨率。
此外，通常可以在達到臨界狀態(tài)前監(jiān)測到損傷。Smartec 的解決方案非常適合這些任務(wù)。測量分布式或局部應(yīng)變可以檢測到由外部作用（如滑坡和地震）或內(nèi)部原因（如因腐蝕和磨損導(dǎo)致的截面縮減）引起的應(yīng)力增加。
這些解決方案能夠?qū)赡芊笤O(shè)在長輸管道上的傳感光纜，沿其每米長度精確測量溫度和/或應(yīng)變。
應(yīng)變傳感光纜安裝
礦石運輸巷道變形監(jiān)測
為探測和評估巷道施工開發(fā)作業(yè)期間上方巖體的行為/作用，并基于對裂隙巖體行為的深入了解以提升分段崩落采礦法作業(yè)、提高安全性和生產(chǎn)效率，建立變形監(jiān)測系統(tǒng)是必要的。SMARTEC 提供的監(jiān)測系統(tǒng)能夠識別和定位此類結(jié)構(gòu)在長距離上的移動。
所監(jiān)測礦石運輸巷道的縱向示意圖（來源：紐克雷斯特 Newcrest）
傳感光纜用于測量隧道襯砌內(nèi)部的應(yīng)變、伸長和移動。傳感器可以嵌入結(jié)構(gòu)中、在施工期間嵌入混凝土、安裝在開槽內(nèi)或錨固在表面，以便對現(xiàn)有隧道進行改造監(jiān)測。
噴漿前安裝在纖維網(wǎng)上的傳感光纜
FOS光纜布置（黃色線纜）（來源：紐克雷斯特 Newcrest）
此類監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過一根連續(xù)的傳感光纜測量長距離上的變形。其優(yōu)勢之一是傳感光纜同時充當連接電纜，因此傳感器所占空間可忽略不計，且無干擾。
土壤沉降、地表沉陷與塌陷坑形成監(jiān)測
分布式光纖技術(shù)能夠通過單根光纖沿其長達數(shù)十公里的路徑，在數(shù)千個點測量應(yīng)變和變形。這對于敏感基礎(chǔ)設(shè)施的巖土工程監(jiān)測尤為重要，因為它能夠探測和定位諸如邊坡失穩(wěn)和塌陷坑等地表移動。光纖傳感系統(tǒng)能夠探測和定位由巖土工程移動引起的變形，僅需單臺儀器即可監(jiān)測數(shù)公里范圍，并能以優(yōu)于1米的精度對事件進行定位。
地面沉降和變形通過改變其拉伸狀態(tài)使光纖傳感器承受拉力或壓力。這些拉伸狀態(tài)的變化可以被監(jiān)測、定位和量化。
地表沉陷與沉降檢測
鉆孔、礦井豎井及地下鉆孔監(jiān)測
分布式光纖傳感器被安裝于鉆孔、豎井和地下鉆孔內(nèi)部，用于測量應(yīng)變和溫度，并監(jiān)測采礦過程中的巖體變形。
瑞索魯申銅礦（來源：金融時報 FT）
加拿大Roctest公司與Smartec公司為同一集團NOVA METRIX下的不同品牌。 NOVA METRIX是集研發(fā)、制造一體的供應(yīng)商，專注于基于振弦式與光纖傳感器的創(chuàng)新傳感技術(shù)，服務(wù)于巖土和結(jié)構(gòu)監(jiān)測儀器領(lǐng)域。瑞科儀器與NOVA METRIX合作提供一系列完整的基于傳統(tǒng)傳感器的解決方案，涵蓋從極為耐用的傳統(tǒng)振弦式技術(shù)，到用于巖土工程測量與監(jiān)測以及關(guān)鍵資產(chǎn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM） 的尖端光纖技術(shù)。這些關(guān)鍵資產(chǎn)包括：水壩、隧道、礦山、建筑物、橋梁、核電站以及眾多難以盡述的其他結(jié)構(gòu)物。此外，我們還提供種類廣泛的壓力計、巖石膨脹計，以及用于土壤和巖石的室內(nèi)及現(xiàn)場測試設(shè)備。
服務(wù)
l 系統(tǒng)設(shè)計
l 安裝、操作和維護
l 數(shù)據(jù)管理
l 數(shù)據(jù)分析
其他配件
DiTest Dual 布里淵散射解調(diào)儀 （應(yīng)變 & 溫度）法
DiTemp 拉曼散射解調(diào)儀（溫度）
DiTemp Light 拉曼散射解調(diào)儀（溫度）
DiTemp Harsh+ 拉曼散射解調(diào)儀（溫度）
DiTemp 常溫光纜
DiTemp 自加熱光纜（溫度）
經(jīng)濟型光纜
DiView 可視化和分析軟件
適用工程項目
l 尾礦壩
l 大壩和堤壩的光纖檢漏大
l 壩和堤防安全監(jiān)測
l 隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
l 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
l 建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
l 歷史遺跡監(jiān)測
l 巖土和結(jié)構(gòu)監(jiān)測
l 核電站監(jiān)測
l 隧道內(nèi)光纖運動監(jiān)測
l 化學工廠的光纖泄漏監(jiān)測
l 管道的光纖滲漏監(jiān)測
l 儲存設(shè)施監(jiān)測