矿压在线监测技术在煤矿井下的应用与探讨

2015-05-30王峰

中小企业管理与科技·上旬刊 2015年6期

0 引言

为了分析矿山压力分布规律及变化规律，运用矿压在线监测技术实时不间断的监测，根据监测的数据变化对矿山压力变化的规律进行分析，以便为后期安全生产提供决策依据。

1 概况

七号平峒东翼A505综合机械化放顶煤工作面是东翼A5采区第五个综采工作面，工作面布置在喇嘛庙河以东A5煤层中，工作面材料顺槽、运输顺槽均沿煤层底板布置，材料顺槽走向长度为750米，运输顺槽走向长度为735米，开切巷掘进平均坡度为10°20′，斜长118米（中对中）。工作面安装ZF4400/17/33型基本架72架和ZFG4800/20/32 过渡架6架，ZY11620/20/35型端头架2架、ZC30000/18/35型超前支架4组8架，为实时不间断的监测矿压支架初撑力的变化，并根据监测的数据变化对矿山压力变化的规律进行分析，以便为后期安全生产提供决策依据，综采工作面安装了矿压在线监测系统。

2 技术要求

①工作面内各监测站通过电缆传递数据;建立的观测区须能实时监测工作面异常区域。②通过遥控器键盘对井下仪器进行查看、设置管理。③液压支架在线监测子系统必须具备监测支架初撑力、工作阻力等数据。④围岩应力在线监测子系统必须具备监测超前支撑压力及影响范围和回采期间侧向支撑压力分布等数据。⑤顶板离层在线监测子系统必须具备监测顶板活动的规律、矿山压力变化等数据。⑥锚杆、锚索在线监测子系统必须具备测定围岩松动圈、锚杆、锚索承受应力等数据。⑦地面软件实时对当前支柱的压力值的变化作出三状态预告：a正常区域;b警戒区域;c危险区域。⑧液压支架在线监测子系统量程为0～60MPa，系统精度不低于±1.5%F.S（全量程），分辩度（压力）≤0.1MPa。⑨围岩应力在线监测子系统量程为0～25MPa，系统精度不低于±5%F.S（全量程），分辩度（压力）≤0.1MPa。⑩锚杆、锚索在线监测子系统量程为0～400kN，系统精度不低于±4%F.S（全量程），分辩度（压力）≤0.1kN。■顶板离层在线监测子系统量程为0～300mm，系统精度不低于±3.0%F.S（全量程），分辩度（压力）≤1mm。■数据传输速率：≥2400bit/s。■总线接口：RS485。■数据采集速率：≤4秒/点。■监测系统地面主机监控软件可以将采集的数据整合，并按照矿井监控中心要求格式（OPC功能）上传至自动化平台，用于集成发布与公司联网，监控软件同时支持C/S或B/S架构;地面主机软件要求对井下多条巷道和综采工作面监测子系统实现统一管理。■监测点间的数据连接线需有防拉断措施。■每台监测仪器可以同时监测两个点变量。■每个分站需挂接大于等于32台传感器。■观测区的设备、测点的布置、传感器的安装须满足实时监控整条巷道或工作面的要求。■ 分站与测点间数据传输为电缆传输，传输距离在2000米以上。■分站与总站间数据传输为光缆传输，传输距离在20千米以上。

3 监测内容及预期目的

3.1 液压支架在线监测子系统通过液压支架初撑力、工作阻力、循环末阻力和动载系数的日常监测，可分析基本顶的初次和周期来压步距、分析液压支架安全阀是否正常或支架是否卸载、研究支架对顶板的支护强度，分析支架对顶板控制的适应性，同时对支架支移质量进行实时监测，确保对顶板的有效控制，以便后期液压支架的重新选型。

3.2 围岩应力在线监测子系统通过监测超前支撑压力及影响范围和回采期间侧向支撑压力分布的日常监测，可研究超前应力宽度及长度，确定超前支护距离。

3.3 顶板离层在线监测子系统通过监测顶板活动的规律、矿山压力变化的日常监测，可分析、掌握顶板的运动规律，预测和预警危险的发生，通过顶板位移监测仪监测顶板离层位置、离层速度变化，对巷道稳定性进行识别，对巷道所处的安全等级进行评价，通过监测数据分析巷道支护参数的合理性。

3.4 锚杆、锚索在线监测子系统通过围岩松动圈、锚杆、锚索承受应力的日常监测，可对支护状态的有效等级进行评价，分析承受应力强度及能力，以便确定、调整支护方式及支护参数。

4 系统设备使用环境条件

设备运行的环境条件（周边环境）：

井下及地面

海拔高度：≤2000米;地震烈度：8度（设防）。

气象条件：

海拔≤2000米;环境温度-20℃～+40℃;

周围空气相对湿度不大于90%（+25℃）;

在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性气体环境矿井中。

5 采用标准和规范