KJ653顶板动态(无线)监测系统在煤矿开采中的应用研究*

马 翔

(同煤集团生产技术部，山西大同 037003)

0 引言

在当前的煤矿开采工作中，国家对煤矿安全的重视度在不断的增强，对煤矿开采的各项工作的监管力度也在不断的加强，在我国大部分的煤矿都安装了顶板监测系统，通过这样的方式加强了对顶板的监控力度。煤矿利用无线信息技术以及网络技术，再通过KJ653顶板动态(无线)监测系统，对煤岩层的物理学性质以及赋存的特点进行数据分析和理论研究，然后将分析的结果以信息的形式发送给相关的工作人员，以此提升井下人员对于矿井顶板变化的掌握程度，使工作人员能够根据信息判断顶板变化情况，做出正确的决策。经过实践应用，该系统运行十分稳定，能够有效的保证矿井的安全生产，预防矿井事故的发生。

1 工作原理

矿井工作生产具有一定的危险性，要预防以及治理这些风险，就需要一定的技术支撑。

部分企业根据矿山安全生产实际状况以及潜在的安全隐患，以原有的矿山安全监测技术为基础，结合顶板安全检测技术，设计出了基于RS485的总线，监测系统为RJ216的实时监测系统，该系统的主控芯片为AVR单片机。这个系统的检测方式是通过锚杆测力计进行相关的监测，然后进行相应的延伸和扩展通信，然后进行对PC平台以及主机的监控。整体的布局超过了一个测力锚杆的区域，此系统能够监测矿井内部的每个区域，在进行监测时，需要将矿井内部的各个区域与扩展的通信站相连，由主机对分机监控站进行监控。整个系统共包括扩展通信分站16个，每个分站，包括分机检测器64个。在煤矿的监控工作展开时，通过KJ653顶板动态(无线)监测系统这样的系统，煤矿的开采的危险性大大降低了，同时对于煤矿的工作效率也是有了很大的提升。对于该系统，扫描一个监控分机的时间为2s。对于整个系统的扫描进行了极大的改善和优化，对煤矿矿井的安全和效率需求进行了很大的提高。

2 监测分析

对于煤矿矿井，主要巷道的监控非常重要。通过RJ216的实时监测系统以及离层位移传感器对顶板的某些参数进行监测，这些参数包括顶板的实时离层位置、速度的变化、两帮的变形区域，正阳一个整体的监测是为了达到对顶板失稳的严谨的预兆，通过这样的预兆对的顶板事故的发生起到很好的预防作用。同时，监测的实时数据为巷道的稳定性的判断提供了很好地依据，最后对所处的安全等级进行评。

在对主要巷道进行实时的检测的同时，也不能忽视对巷道的顶板的实时监测，通过对顶班的监测以及过锚杆载荷应力传感器(KBY60)的实时数据，研究出两帮锚固力及锚固力沿着锚杆长度变化规律，这样就可以对顶板的锚杆锚固能力进行合乎实际的评价，根据实际情况对各项有关数据进行实时的监测。

在进行回采工作面的监测时，监测系统的端头支架时刻变化，其工作的阻力也随之时刻发生变化，KJ653顶板动态(无线)监测系统提供了最佳的端头支护方式，工作人员可以根据阻力数据变化的情况研究其变化规律，并据此更好的研究支架与顶板的适应性以及支架的使用效果［1］。

为了确定超前支承压力的精确影响范围，压力的大小以及压力峰值的影响区域，工作人员进行监测时，将传感器埋于超前顺槽的钻孔中，以此来实时监控走向上的超前支承压力，工作人员也可以通过监测的数据来判断此巷道以及周围巷道的稳定情况，及时的采取各种支护手段。有了科学高效的监测手段，工作人员就能准确的判断支护的范围，有效的预防井下安全事件的发生，保证矿井的安全生产。

3 系统功能

该系统具有优越的性能，采用B/S的网络结构对巷道的顶板进行即时动态监测，在该系统的服务器一端，安装有具有独特功能的软件，整个监测系统的监测功能优势有:控制端模拟显示监测参数的变化，在参数超出正常范围后自行报警;井下设备也能够显示监测数据，出现异常自动发出警报;整个系统自动进行监测数据的储存;整个系统对矿井进行24 h不间断的监测，并以曲线的形式呈现出来，便于工作人员分析;监测数据项目多，综合性强;系统能长时间的储存监测数据，查询方便，便于输出;报警时具有短信群发功能。

对于井上以及井下的报警模块，KJ653顶板动态(无线)监测系统采用了非常先进的技术，客户端能够及时的对紧急情况进行自动的报警并且会记录下储存的数据内容。在对矿井进行压力监测时，该系统利用多种传感器能够实现对于各项数据的动态监控，并能够有效的排除其他设备的干扰以及认为的记录误差，每个通信的分站都可以随时显示监测点的数据是否存在异常。

下面简单介绍井下的系统功能，KJ653顶板动态(无线)监测系统统井下部分包括:本安型分站、顶板离层监测传感器、锚杆/锚索应力监测传感器、钻孔应力传感器以及系统供电电源等。井下部分采用两级隔离485总线，以太网数据传输。

4 典型应用案例

该系统在某矿井中得到了应用，并起到了重要的作用。在2006年6月24日，该系统加测到显示出10个顶板离层仪曲线出现异常，且变化值有增大的趋势，部分顶板的离层量已经超过允许值。此时，矿井安全负责人员立即下达停止生产，全部撤离的命令，并调取监控图像，经查，目标开采面上半部分的选定面积远远超过限定值，实际开采工作面下部多进量达9 m，整个开采面形成了约为6°的仰斜面。于是，相关人员立即采取支护措施，从而避免了矿井事故的发生［2］。

5 结语

KJ216顶板动态监测系统能够有效的预防矿井顶板事故的发生，技术人员通过分析该系统的监测数据，可以即时掌握井下顶板的支护情况，从而地面的控制。矿井下部也可以显示监测数据，当出现数据异常时，该系统自动发出警报，提醒工人迅速撤离，保证工人的生命安全。同时，该系统能够长时间储存监测数据，工作人员可以定期调取监测数据，对于矿井的安全生产进行总结分析。

［1］ 游青山．基于动态监测子站的顶板监测系统研究与应用［J］．煤炭工程，2013(7):94－96．

［2］ 刘 锋，王新丰，邱 辰，等．综采工作面压力在线监测系统的应用［J］．煤炭技术，2014(6):248－250．