Sistema de vigilancia sísmica para operaciones mineras

Operación

El monitoreo sísmico en tiempo real de la masa rocosa se realiza a través de una instalación subterránea permanente de sismómetros (que consisten en una combinación de sensores sísmicos y unidades de adquisición de datos), los cuales se comunican con el ordenador central ubicado en la superficie. Se utiliza un módulo de sincronización GPS para que los datos sísmicos registrados puedan integrarse con los datos de otros sistemas sísmicos cercanos y así compartir información sobre eventos sísmicos regionales.

Comunicaciones

Varias unidades netADC están conectadas a un procesador sísmico a través de un cable Ethernet. El procesador sísmico se comunica por protocolo DSL con el ordenador central en la superficie. Este es un enfoque rentable, ya que utiliza un cable de cobre de 2 hilos trenzados, de bajo costo, para comunicarse a largas distancias con altas tasas de datos.
Alternativamente, si se han instalado líneas de fibra óptica y es posible una conexión fiable a la superficie, las unidades netADC pueden conectarse directamente al ordenador central para la transmisión continua de formas de onda por Ethernet.
Una red sísmica de IMS puede soportar cualquier número de sismómetros.

Sensores sísmicos

Normalmente, nuestros sensores se instalan de forma permanente en perforaciones. Esto asegura la mejor calidad de señal, ya que los sensores se encuentran fuera de la zona de fractura que rodea un túnel. Algunas aplicaciones temporales pueden permitir el uso de geófonos extraíbles para perforaciones.
Una unidad de adquisición de datos netADC puede monitorear hasta ocho señales sísmicas, en cualquier combinación de sensores sísmicos uniaxiales, biaxiales o triaxiales. Los procesadores sísmicos se pueden personalizar para manejar cualquier número de unidades netADC. Esto significa que un solo procesador sísmico puede monitorear y procesar canales sísmicos de múltiples unidades netADC. Actualmente se admiten geófonos y acelerómetros (piezoeléctricos y de fuerza balanceada).

Procesamiento e interpretación de datos sísmicos

Los sismogramas de cada evento sísmico que activan múltiples estaciones se transmiten al ordenador central. El evento sísmico se procesa automáticamente y los parámetros de la fuente sísmica (incluyendo la ubicación, el tiempo, la energía sísmica irradiada y la deformación inelástica coseísmica) se calculan automáticamente. Luego, estos datos se confirman mediante el procesamiento manual con Trace. Las tendencias espaciales, temporales y de los parámetros de la fuente pueden ser detectadas y analizadas usando el paquete de interpretación Vantage.

Operación

El monitoreo sísmico en tiempo real de la masa rocosa se realiza a través de una instalación de sismómetros permanentes en la superficie y temporales en el subsuelo, que se comunican con un servidor sísmico central ubicado en la superficie. El módulo de sincronización GPS integrado se utiliza para que los datos sísmicos registrados puedan integrarse con datos sísmicos de otro sistema cercano para obtener información sobre eventos sísmicos regionales. Las estaciones sísmicas en la superficie utilizan módulos GPS para garantizar la sincronización horaria con el servidor sísmico y, por lo tanto, con la red sísmica subterránea. Las unidades GSi son intrínsecamente seguras y pueden utilizarse en el entorno subterráneo, potencialmente explosivo. Estas unidades utilizan un cable de 2 pares para la comunicación y la energía desde un área segura.

Comunicaciones

Se utilizan radios digitales para la comunicación entre las estaciones sísmicas de la superficie y el sitio central. Desde las oficinas de la mina o un área segura en el subsuelo, dos cables de cobre de par trenzado pasan a través de barreras estándar de seguridad intrínseca para dar servicio a las estaciones GSi subterráneas. Hasta tres estaciones GSi pueden utilizar los mismos cables de comunicación y energía, siempre que estos cables no superen los 2400 m. Alternativamente, una sola GSi puede utilizar dos pares trenzados, siempre que este cable sea más corto de 7000 m.

Energía

El bajo consumo de energía de las estaciones sísmicas de la superficie (menos de 0,6 W/canal) permite el uso de una unidad de panel solar y batería de bajo costo. La energía solar, junto con las comunicaciones por radio digital, significa que la estación sísmica puede ubicarse en áreas que no pueden conectarse al servidor sísmico central mediante cables de fibra óptica o de cobre. Las estaciones GSi subterráneas consumen menos de 120 mW cada una y se alimentan desde el servidor central o una zona de aire fresco.

Sensores sísmicos

Las estaciones de superficie suelen utilizar geófonos instalados temporalmente en agujeros poco profundos o permanentemente en perforaciones para obtener la mejor calidad de señal. En el subsuelo, el ritmo rápido de la minería hace que este enfoque sea costoso, por lo que se suelen utilizar sensores montados en la superficie del túnel. Estos sensores de montaje en superficie pueden moverse rápidamente para seguir el ritmo de la minería.

Cada netADC puede monitorear y pre-procesar hasta ocho señales sísmicas, en cualquier combinación de sensores sísmicos uniaxiales, biaxiales o triaxiales. Actualmente se admiten geófonos y acelerómetros (piezoeléctricos y de fuerza balanceada), aunque los geófonos se utilizan más comúnmente en el entorno de baja caída de tensión de la mayoría de las minas de carbón. Las unidades GSi monitorean hasta tres señales sísmicas de un solo geófono triaxial o tres geófonos uniaxiales. Los geófonos han sido certificados como intrínsecamente seguros.

Procesamiento e interpretación de datos sísmicos

Los sismogramas de cada evento sísmico que activan múltiples estaciones se transmiten al controlador sísmico y se registran en un ordenador específico del usuario en la red de área local (LAN). El evento sísmico se procesa automáticamente y los parámetros de la fuente sísmica (incluyendo la ubicación, el tiempo, la energía sísmica irradiada y la deformación inelástica coseísmica) se calculan automáticamente. Luego, estos datos se confirman mediante el procesamiento manual con Trace. Las tendencias espaciales, temporales y de los parámetros de la fuente pueden ser detectadas y analizadas usando el paquete de interpretación Vantage.
Si se prefiere, los datos sísmicos pueden ser procesados fuera del sitio por IMS, y los datos procesados se suben de nuevo a la mina. El tiempo de respuesta objetivo para este proceso es de cinco minutos. IMS también ofrece servicios de análisis de rutina e informes.

Operación

Las matrices microsísmicas modernas se instalan detrás de taludes específicos en perforaciones largas e inclinadas. Los agujeros se perforan desde puntos de acceso en el talud (rampas o bermas) o, si es necesario, desde fuera del pozo. El diseño de la matriz debe dar como resultado una distribución tridimensional de sensores sísmicos alrededor del volumen de roca de interés.
Generalmente, se instalan múltiples sensores en cada orificio. Estos sensores se conectan a una unidad de adquisición de datos en la parte superior del orificio. La estación se comunica con el ordenador central a través de radios digitales, o los datos sísmicos pueden grabarse en una unidad USB portátil, utilizando el modo StandAlone. Los procesadores sísmicos y los netADC están conectados a módulos GPS para proporcionar una sincronización horaria precisa.

Comunicaciones

Fuera de línea / StandAlone
En una configuración StandAlone, los datos sísmicos se graban en unidades USB portátiles conectadas a cada unidad de adquisición de datos. Las unidades USB se recogen de forma rutinaria y los datos sísmicos se descargan a un ordenador que ejecuta Trace. Los sismogramas de eventos comunes se asocian posteriormente para su procesamiento e interpretación fuera de línea. La operación StandAlone es la forma de comunicación más rentable para aplicaciones donde el monitoreo en tiempo real no es esencial.
En línea
Se pueden utilizar radios digitales Wi-Fi y repetidores, o módems celulares, para conectar permanentemente los sismómetros al sitio central.

Energía

El bajo consumo de energía del sismómetro (menos de 0,6 W/canal) y de la radio digital permite el uso de una unidad de panel solar y batería de bajo costo, lo que hace que la estación sísmica sea completamente independiente.

Sensores sísmicos

Cada unidad de adquisición de datos netADC puede monitorear hasta ocho señales sísmicas, en cualquier combinación de sensores sísmicos uniaxiales, biaxiales o triaxiales. Los procesadores sísmicos se pueden personalizar para manejar un número escalable de netADCs. Esto significa que un solo procesador sísmico puede monitorear y procesar canales sísmicos de múltiples unidades netADC. Actualmente se admiten geófonos y acelerómetros (piezoeléctricos y de fuerza balanceada).

Procesamiento e interpretación de datos sísmicos

Los sismogramas de cada evento sísmico que activan múltiples estaciones se transmiten al ordenador central. El evento sísmico se procesa automáticamente y los parámetros de la fuente sísmica (incluyendo la ubicación, el tiempo, la energía sísmica irradiada y la deformación inelástica coseísmica) se calculan automáticamente. Estos datos sísmicos se transfieren regularmente a las oficinas de IMS para su procesamiento y control de calidad de acuerdo con procedimientos estrictos. Los datos se analizan y se envía regularmente un informe estándar y un proyecto Vantage al ingeniero geotécnico de la mina. De esta manera, todas las tareas sismológicas se realizan fuera del sitio, con informes claros y datos disponibles para el personal de la mina para su interpretación.

Operación

El monitoreo sísmico en tiempo real de la masa rocosa se realiza a través de una instalación permanente de sismómetros en superficie y subterránea (que consisten en una combinación de sensores sísmicos y unidades de adquisición de datos), los cuales se comunican con el ordenador central ubicado en la superficie. El módulo de sincronización GPS integrado se utiliza para que los datos sísmicos registrados puedan integrarse con datos sísmicos de otro sistema cercano para obtener información sobre eventos sísmicos regionales. Las unidades de adquisición de datos en la superficie utilizan módulos GPS internos para garantizar la sincronización horaria con el ordenador central y, por lo tanto, con la red sísmica subterránea.
Las fuentes sísmicas activas se utilizan para crear fuentes controladas de radiación sísmica, que se registran continuamente mediante la matriz de monitoreo microsísmico pasivo. A medida que la cavidad crece, los rayos se alteran y, por lo tanto, la medición extremadamente precisa de los tiempos de viaje de los rayos sísmicos permite rastrear el crecimiento de la cavidad en tiempo casi real, incluso en rocas blandas, como la kimberlita, o en entornos de baja tensión, como los cercanos a la superficie.

Comunicaciones

Varias unidades netADC están conectadas a un procesador sísmico a través de un cable Ethernet. El procesador sísmico se comunica por protocolo DSL con el ordenador central en la superficie. Este es un enfoque rentable, ya que utiliza un cable de cobre de 2 hilos trenzados, de bajo costo, para comunicarse a largas distancias con altas tasas de datos.
Los sismómetros en la superficie pueden conectarse al ordenador central a través de un módem celular o comunicaciones por radio digital, lo que es rentable y más práctico que tender enlaces de cable directos.
Una red sísmica de IMS puede soportar cualquier número de sismómetros.

Sensores sísmicos

La matriz sísmica está cuidadosamente diseñada para monitorear el inicio y la propagación de la cavidad. A veces se instalan sensores de sacrificio por delante de la cavidad para monitorear mejor la fase de inicio. Por lo general, se requieren perforaciones largas para lograr la cobertura tridimensional, que es vital para la ubicación precisa de eventos sísmicos. Los sensores inteligentes de IMS detectan su giro dentro de una perforación inclinada. Por lo tanto, la orientación del sensor se mide incluso para instalaciones de perforaciones largas. Esta información puede mejorar la precisión de la ubicación y es esencial para cualquier trabajo avanzado sobre mecanismos de origen.
Cada unidad de adquisición de datos netADC puede monitorear hasta ocho señales sísmicas, en cualquier combinación de sensores sísmicos uniaxiales, biaxiales o triaxiales. Los procesadores sísmicos se pueden personalizar para manejar un número escalable de netADCs. Esto significa que un solo procesador sísmico puede monitorear y procesar canales sísmicos de múltiples unidades netADC. Actualmente se admiten geófonos y acelerómetros (piezoeléctricos y de fuerza balanceada).

Fuentes sísmicas activas

Se utilizan martillos montados en la superficie para generar energía sísmica repetible en ubicaciones, de modo que los rayos resultantes viajen sobre la futura cavidad para ser registrados por los sensores sísmicos. Si bien la energía es lo suficientemente baja como para que el monitoreo pasivo normal no se vea afectado, el apilamiento de múltiples disparos permite la medición precisa de las variaciones de velocidad en tiempo casi real, con una resolución de 0,01% o mejor, en distancias de hasta 1 km.

Procesamiento e interpretación de datos sísmicos

Los sismogramas de cada evento sísmico que activan múltiples estaciones se transmiten al ordenador central. El evento sísmico se procesa automáticamente y los parámetros de la fuente sísmica (incluyendo la ubicación, el tiempo, la energía sísmica irradiada y la deformación inelástica coseísmica) se calculan automáticamente. Luego, estos datos se confirman mediante el procesamiento manual con Trace. Este trabajo a menudo se completa fuera del sitio utilizando los servicios de rutina de IMS. El trazado de rayos en 3D se puede utilizar para mejorar las ubicaciones de los eventos sísmicos, asumiendo algún modelo de la geometría geológica y de la cavidad. Las tendencias espaciales, temporales y de los parámetros de la fuente pueden ser detectadas y analizadas usando el paquete de interpretación Vantage. A menudo, IMS realiza un análisis y un informe de rutina. En particular, los análisis de los historiales de los parámetros de la fuente calculados proporcionan información sobre el avance del techo de la cavidad y los campos de tensión cambiantes a medida que el frente de la cavidad se acerca a la superficie.