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KJ533顶板动态监测系统

作者:admin 来源:未知 日期:2017-04-23 15:26
KJ533顶板动态监测系统
一、概述
为了对vwincom井下顶板进行科学的管理,利用先进科学技术和设备监测本矿锚杆(索)应力实时变化信息和巷道顶板离层位移变化量,有效的防止井下巷道的塌方、冒顶及锚索的断裂、脱落等,起到预警、预报的作用,拟在掘进工作面及回采工作面安装顶板在线监测系统。该系统经过一段时间的监测,根据顶板离层位移监测和锚杆锚索受力监测实时变化,可实时掌握采煤过程中,掘进巷道受采动影响的实时支护状态、巷道的顶板离层情况等。为集团公司安全生产提供真实有效的科学技术保障。
《vwincom生产技术管理工作的若干规定》第二章“现场管理”第九条四款中规定:“每个采掘工作面要根据本煤层和邻近采区的地质测量资料和矿压观测资料,包括顶板来压规律、下沉量、下沉速度、压力值等,确定采掘工作面的顶板控制方法、支护方式,作为编制采、掘作业规程的依据。凡是没有顶板观测资料而制定的作业规程,不得审批。新投产矿井、新开采煤层应在生产中逐步积累矿压观测资料”。这就充分说明了矿山压力观测的重要性及在vwincom生产中的地位。
二、方案总体设计
KJ533vwincom顶板动态监测(无线网络)与分析系统采用当前新型数字处理芯片,结合多CPU同步处理的技术,使得系统整体性能指标和功能与传统的矿山压力监测设备技术指标相比都有较大提高,代表了新一代普通工业现场监测技术又获长足的发展,系统主要用于实时、无线监测综采支架工作阻力、巷道围岩和顶板的松动离层量、锚杆/索工作载荷、超前支撑应力等矿压参数,便于评价回采工作面支架对顶板运动的适应性及巷道现有支护参数的合理性,研究顶板的活动规律和采场防控措施,并对现有矿压监测手段提出可行性改进意见,为确保矿井的安全生产提供依据。系统传感器级采用LoRa低功耗、广域网无线网络技术进行无线自组网通讯,内嵌zigbee协议,无线组件含有16个通信信道,由组件CPU自动侦测选择信道路由。各无线传感器测点检测相应数据信息,然后根据路由协议将数据传送给网络内的无线数据传输分站。各传感器测点之间可以自由通讯。当网络内部某个无线传感器测点出现故障,其他测点可以进行网络自组织,选择另外的传输链路,实现网络通讯的可靠性。系统整体结构如下图:
、工作面工作阻力监测子系统
基本的配置是:在XXX综采工作面从端头回支架开始,如下图所示1#压力传感器布置第一台放顶煤液压支架上,每隔5~12架(根据每个工作面的要求不同,在5~12架的范围内选择合理的数值)依次安装一台GPD60-3(A)顶板压力传感器,具体分布如图所示,实时监测液压支架左柱、右柱、平衡缸的压力,并分析支架所受的工作阻力、初撑力、末阻力等数据。
综采工作面液压支架上所安装的GPD60-3(A)顶板压力传感器,传感器之间采用无线信号传输,在运输顺槽巷距工作面约60~100米左右的设备列车架上安装一台KJ533-F(A)矿用本安型压力监测分站与一台KDW660/18B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源,KJ533-F(A)矿用本安型压力监测分站由设备列车上安装的KDW660/18B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源供电,以便于工作面推进时分站、电源随设备列车一起运动;在运输顺槽巷距工作面的超前支护区根据实际情况安装1~2台KJ533-Z矿用本安型中继器,进行无线信号转接。KJ533-Z矿用本安型中继器和GPD60-3(A)顶板压力传感器采用自身内置电池供电,不需要外接电源,安装、配接均采用无线信号传输,简化安装流程。
在设备列车架上矿方需提供:127V交流电源接口;一组到井上监控室的电缆专线或矿用光缆。
系统实现功能
1)地面PC实时显现顶板支护设备受力状况,显示必须掌握的矿压参数、曲线;将井下RS485信号通过以太网馈送至地面计算机,通过柱状图的形式直观的显示当前工作阻力,自动生成压力曲线和对应的数据表格,地面、井下具有实时声、光报警、自动分析初撑力、末阻力、时间加权工作阻力、最大工作阻力等;
2)系统具有模拟图实时显示功能,可以直观的显示井下各传感器所安装的位置、传感器属性、实时数据、故障及报警状态等;
3)系统可以根据工作面的地质开采条件,在采前对工作面顶板运动规律进行预测,为作业规程的编制及安全生产提供依据。预测的结果:
    直接顶厚度、直接顶初垮步距、直接顶悬顶距、直接顶完整性指数、直接顶分类、直接顶层数、老顶厚度、老顶结构形式、老顶初次来压步距、老顶周期来压步距、老顶分级及来压类型等;
4)系统可以绘制顶板来压预报图。在该图中,可以实时显示工作面支架的时间加权工作阻力,并利用工作面支架“时间加权工作阻力加一倍的方差”作为来压判断的基本依据。同时,图中也可以显示临近工作面的来压步距及系统预测的来压步距,供工程技术人员参考;
5)地面数据接口和计算机,实时接收支柱承受的顶板压力数据,并以实时曲线、历史曲线、数据表格(可Excel转换)和数据库等诸项技术供操作者分析使用;
6)监测数值表格(全部实时数据)、监测曲线、统计曲线、工作面名称、架/分站名称、支柱/通道名称、时间、缸径、及曲线对应的数值打印功能;
7)系统软件支持C/S及OPC架构,可以通过局域网进行数据发布
巷道顶板离层无线监测子系统
掘进巷或其它巷道上,每隔50米安装一个GUD500(A)位移传感器。在1km的巷道上需要安装20个GUD500(A)位移传感器,具体分布如图所示,实时监测锚索支护层的深部离层量和锚杆支护层的浅部离层量,实时分析巷道顶板安全状态。
在掘进巷或其它巷道上安装20台GUD500(A)位移传感器采用自身内置电池供电,不需要外接电源,安装、配接均采用无线信号传输,简化安装流程,在巷道口硐室内安装一台KJ533-F(A)矿用本安型监测分站与一台KDW660/18B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源,本安型监测分站由一台电源供电,无线接收位移传感器的信号。
在硐室内矿方需提供:127V交流电源接口;一组到井上监控室的电缆专线或或矿用光缆。
顶板位移传感器可用于顶板或两帮的岩层移动监测,
传感器采用组合式设计,方便用户的安装和回收复用。传感器具有数字显示、报警、参数设置、无线组网通讯等功能。顶板位移传感器组成如图所示。
 系统安装如图2所示。每个离层传感器配置了两个基点(深基点A,浅基点B),基点的安装深度根据顶板地质条件和选择的支护方式确定。
 
 
 
 
 
 
            














顶板位移传感器组成(组合式结构)
、锚网巷道锚杆、锚索支护应力监测子系统
锚杆/锚索应力监测可选择部分断面布置测点,测点可与顶板离层测点相邻安装。
锚杆/索应力传感器示意图如图所示。
如图所示工作面巷道每条巷道可布置一台或多台分站。锚杆应力传感器与锚索应力传感器通用。
                    锚杆/索应力传感器