智能型顶板离层仪的研制与应用

阻 止 顶 板 失 稳 、避 免 突 发 性 破 坏 的 发 生 具 有 重 要 意 义 。 图 １ 智能 型顶 板 离 层 监 测 仪 基 本 组 成
如 图 １ 示 。本 监 测 仪 安 装 于 顶 板 上 。顶 板 上 用 锚 杆 所
钻 打 孑 ，根 据 巷 道 顶 板 实 际 厚 度 决 定 孔 深 ，顶 板 有 直 接 顶 Ｌ
ｌ 顶 板 离 层 的 概 念 及 研 究 顶 板 离 层 监 测 仪 的 现 实 意 义
顶 板 离 层 是 巷 道 围 岩 变 形 和 破 坏 的 主 要 形 式 之 一 ， 当 顶 板 离 层 超 过 一 定 范 围 ， 即 表 明 顶 板 处 于 非 稳 定 状 态 ， 如
之 间 的 相 对 位 移 ） 过 固 联 于 老 顶 上 的锚 头 转 化 为 磁 棒 相 对 通
报警 装置给出离层超限语音报警 。
通 过 矿 井 监 控 网 络 传 输 到 地 面 生 产 调 度 指 挥 中心 。
２． 智 能 型 顶 板 离层 仪 的 基 本 组 成 ２
本 智 能 型 顶 板 离 层 仪 由锚 头 组 件 、传 感 器 、显 示 报 警 装 置 、通 讯 传 输 系 统 和就 地 监 控 分 站 等 组 成 。其 中显 示 报 警 装 置可 通 过 电 缆 相 互 连 接 ，组 成 网 络 。在 顶 板 离 层 监 测 过 程 中 ，由 于在 巷 道 内部 找 不 到 一 个 不 动 的基 准 点 ， 使 得
于 直 接 顶 表 面 的 传 感 器 的 位 移 。 智 能 型 顶 板 离 层 监 测 仪 基
本 组 成 如 图 １所 示 。
心
冲 击 地 压 、巷 道 变 形 、煤 及 瓦 斯 突 出 等 ，都 与 开 采 引 起 的 矿 山压 力 密 切 相 关 。特 别 是 近 年 来 推 广 使 用 煤 巷 锚 网 支 护 技 术 以 来 ，由 于 煤 巷 锚 网 支 护 顶 板 的 破 坏 隐 蔽 性 强 ，巷 道
对 固定 不 动 ， 而 传 感 器 随 直 接 顶 一 起 发 生 位 移 ，穿 于 其 中 的 磁 棒 则 相 对 敏 感 元 件 发 生 位 移 ，此 时 磁 棒 上 不 同 位 置 的 磁 场 感 应 霍 尔 开 关 动 作 ， 根 据 一 组 霍 尔 开 关 的 开 关 动 作 组 合 ，可得 到磁 棒 的 相 对 位 置 信 息 ，对 该 信 息 的 分 析 、计 算 ， 最 后 由控 制 显 示 电 路 驱 动 显 示 装 置 显 示 顶 板 离 层 值 或 通 过
对 顶 板 离 层 的 测 量 没 有 参 照 物 ， 因此 ，本 智 能 型 顶 板 离 层 仪 采 用 深 基 点 位 移 计 监 测 方 法 测 量 顶 板 离 层 量 ， 即 本 监 测 仪 将 基 点 设 在 老 顶 深 处 ，直 接 顶 与 老 顶 的离 层 （ 不 同 顶 板 即
失 稳 无 明显 征 兆 ，其 破 坏 失 稳 具 有 突 发 性 ， 冒落 规 模 比 较
直
大 ，而 突 发 性 冒 顶 会 造 成 极 为 严 重 的 危 害 ，且 目前 常 用 的 顶 板 离 层 仪 是 靠 人 定 时 观 察 测 量 顶 板 离 层 状 况 ， 不 能 实 现 不 问 断 自动 监 测 和 数 据 传 输 ，存 在 时 间 上 的 空 档 。 因 此 对 锚 杆 支 护 巷 道 进 行 离 层 实 时 监 测 ，并 及 时 采 取 相 应 措 施 ，
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煤 炭 工 程
２０ ０ ６年 第 ６期
智 能型 顶 板 离层 仪 的研 制 与应 用
卢喜 山
（ 安 矿 业 集 团公 司 王庄 煤 矿 ，山 西 长 治 潞 ０６０ ） ４ ３ １
摘 要 ：根 据 顶板 离层 的 测 量 原 理 ， 结合 现 场 实际 ，提 出 了以 霍 尔元 件 为基 础 的直 线 位 移 传感 器 ，实现 顶板 离层 量 的非接 触 测 量 ，采 用 以单 片机 为 核 心 的 微 电子技 术 实现 监 测 信 号 的 处 理 、显 示 、报 警及 传 输 功 能 ， 同时 实现 在 地 面 生 产 指挥 中心 对 矿 井巷 道 顶 板 离层 状 态 的 实 时 、
Байду номын сангаас远 程 监 控 。 并 对 研 制 的 智 能 型 顶 板 离 层 监 测 仪 的 应 用 效 果 进 行 了分 析 总 结 。
关 键 词 ： 智 能 ；顶 板 离 层 ； 监 测 仪 ；研 制
中图 分类号 ：Ｔ ７ Ｄ
文 献标 识码 ：Ｂ
文章 编号 ：１ ７ —１ ５ （０ ６ ０ —０ ２０ ６ １ ９ ９ ２ ０ ）６０ ９ —３
和 老 顶 两 层 ，锚 头 固 定 老 顶 深 部 基 点 孔 中 ，传 感 器 安 装 于
直 接 顶 上 ，靠 有 弹 性 的 圆 筒 （ 面 成 Ｃ 型 ） 塞 于 孔 中 ，磁 截 涨
棒 通 过 细 钢 丝 绳 与 锚 头 相 连 接 ，垂 直 从 传 感 器 中 心 孑 中穿 Ｌ
过 ， 当直 接 顶 相 对 老 顶 发 生 离 层 时 ，装 于 老 顶 中 的 锚 头 相
果 不 及 时 采 取 支 护 措 施 ，便 会 发 生 冒 顶 等 恶 性 顶 板 事 故 。 顶 板 事 故 不 但 影 响 煤 矿 的 正 常 生 产 ，而 且 会 造 成 人 员 伤 亡 及 设 备 损 坏 。据 统 计 ，我 国 煤 矿 顶 板 冒 落 造 成 的 人 员 伤 亡
事 故 约 占事 故 总 数 的 三 分 之 一 左 右 ， 其 它 煤 矿 重 大 事 故 如
２ 智 能 顶 板 离 层 监 测 仪 研 制
２． 研 制 智 能 顶 板 监 测 仪 的 目的 １
主要 是 用 于 自动 监 测 煤 矿 巷 道 顶 板 离 层 量 ， 为 巷 道 的 及 时 支 护 和 安 全 管 理 提 供 依 据 ，该 仪 器 既 可 在 井 下 就 地 观
测 （ 过数码显示 和语音提 示 两种 方式 ） 通 ，又 可 将 测 量 数 据