1. 井筒破坏原因分析

矿井井筒和其它许多地下结构一样，是在使用现场经逐步施工而完成的，其支护、隔水功能的形成要经过较长的时间，而在这些功能的形成过程中，井壁因受到各种因素（冻结压力、温度变化、自身重力等）影响和施工水平的限制，很难达到理想的状态，质量很难保证，*终完成的矿井井筒可能已存在许多安全隐患。在投入生产后，由于荷载的变化，会从隐患发展到事故。因此，矿井井筒的破坏是一个渐进式动态过程。

在矿井井筒冻结法施工过程中，在竖直方向，外壁靠冻结壁支撑，内壁靠外壁支撑，由于多种原因而出现大量拉断性裂缝，其中外壁的裂缝大而深，裂缝的产生大大影响了矿井井筒的整体支护能力和隔水能力。在水平方向，外壁阻止冻结壁变形，内壁阻止外壁变形。冻结壁因强度不足会发生水平变形，产生冻结压力。由于冻结压力的作用，在井壁还未达到**强度前，就发生了向内变形，甚至破坏，降低了质量，埋下了安全隐患。井壁向内变形随井深的增加而增大，而在基岩段由于冻结压力的减小而减小，因此，井壁在表土层与基岩的交接处存在向内弯曲现象。

矿井井筒施工结束后，随着冻结壁的融化下沉，井壁在竖向不仅失去了冻结壁对其重力的支撑，反而融土给其增加了一竖向附加力，使得井壁在竖向承受自重、矿井井筒装备、竖向附加力和温度应力的合力作用，裂缝压合，抵抗地层地压的能力有所提高。但此时的地层地压也会增大。如地层地压在井壁压实前就达到较大值，会加剧井壁弯曲，对井壁的威胁就更大。竖向合力随井深的增加而增大，在表土层与基岩的交接处达到**，使得该处附近的井壁弯曲加剧，再加上因底部含水层固结沉降而产生的竖向附加力，更加剧了井壁的弯曲。因合力随时间增大，当压缩弯曲到一定程度时，首先造成内壁内表面开裂，然后向外扩展，发生事故。在施工过程中，因受冻结、施工等因素的影响，不同水平产生向内变形的程度不同，即井壁弯曲存在于许多水平，这些水平同样会在合力的作用下而破坏。

5. 系统的功能

（1）系统可接入各种类型的传感器，实现应变、位移、流量、水位、温度等参数自动测量。各种传感器可在现场标定。

（2）各种传感器的测量数据采用统一的格式，通过有线网络或无线网络自动传输至监测中心的监测计算机，实现集中处理、**保存、异常报警。

（3）监测计算机可对接收到的测量数据进行分析判断，以便消除粗大误差。

（4）监测计算机具有函数运算功能，可根据测量数据和用户输入的数学运算公式求出各种间接结果，对数据进一步加工分析提供一种很好的手段，为用户使用提供方便。

（5）监测计算机采用变值记录方式记录数据，不但能保存真实反映现场物理量变化的测量数据，同时又能**限度地减少数据存储空间。测量数据以数据库方式存储，为专家系统提供开放式的数据结构。

（6）用户界面为网页形式，授权用户可通过网页浏览器远程查询系统的所有信息、修改系统的有关参数，修改记录被保存。系统所有的历史信息和当前信息（包括测量数据、报警上下限、报警情况、系统故障情况、系统参数修改记录等）均可在网页上以表格、曲线、工况图等形式展现，时间范围可任意选择。

（7）监测计算机可判断井筒状态是否异常，一旦异常，则可通过手机短信方式向有关人员发送报警信息，报警信息和短信接收人员均可设置。监测计算机还可将报警信息发回监测现场，由专用报警器报警。

（8）系统具有故障自诊断能力，具有对故障的分析、判断功能，做到系统常见的软件和硬件故障都能通过自检功能进行判断。

（9）系统所有设备均具有全球**标识，在监测计算机联入外网情况下，可及时将设备信息（包括单位信息、安装时间、故障信息等）自动与公司信息管理系统数据库同步更新，方便进行设备库存、供货、维修管理，提供设备跟踪服务，减少维护成本，缩短维修时间。若监测计算机不允许联入外网情况，可生成设备信息文件，由矿井工作人员根据需要发送至公司服务邮箱。

6. 数据查看与分析

6.1 实时报表

实时报表用于查看监测系统采集的*新测量数据。通过本页面可以查看各个测点的位置、距离、温度等详细信息，同时若传感器发出预警，也会通过此页面实时显示预警信息，显示页面如图5所示。

通过此页面右上角的“打印”与“导出”功能，可以将实时数据以Excel表格的形式导出。

图5 实时报表

6.2 实时图线

实时曲线用柱状图的形式显示实时数据。点击网页左侧“实时图线”，在信息选择页面可根据需要选择要查看的传感器，信息选择页面如图6所示。然后点击“生成图线”可以以柱状图的形式显示具体测量值，点击网页右上角的“打印”键，可打印实时图线，图线显示页面如图7所示。

图6 信息选择页面

图7 图线显示页面

6.3 历史报表

历史报表用于查询传感器的历史数据。点击网页左侧“历史报表”，在信息选择页面可根据需要选择要查看的传感器与时间段，信息选择页面如图8所示。然后点击“生成报表”即可查看详细历史数据，点击网页右上角的“导出”键，可将历史报表导出，数据显示页面如图8所示。

图8 历史报表