顶板压力监控

山东科技大学泰安市鲁洲机械电子设备有限公司

中煤顺通辛安煤业

KJ685煤矿顶板动态安全检测系统

技术方案

泰安市鲁洲机械电子设备有限公司

山东科技大学煤矿灾害监测工程研究中心

2013年03月04日

技术方案目录

一、监测内容

二、监测系统实现的功能

三、产品技术特点

四、系统结构及组成说明（含电气结构图）

五、系统监测方法及工作原理

六、系统现场布置及安装说明

七、技术指标、技术参数

八、系统软硬件配置清单

一、矿井概况

(一)、1401工作面概况

1、1401工作面概况

2、工作面简介：1401工作面长200米，顺槽到井口3040米，井口到办公室300米。（实地测绘距离）

2.1 工作面液压支架：中间架型号：ZF8000/22/35_ 过渡架型号：ZFG8000/22/35 。

2.2 两巷超前支护：单体液压支柱型号_DW35/100___ 。

3.工作面测区的布置：

3.1 工作面支架工作阻力测区：工作面共布置135 台支架。其中有6 台过渡支架，机头3_台，机尾3_台；其余为中间架129台。

4.工作面现有的监测仪器是顶板离层监测仪（机械式）；

(二)、1402工作面概况

1、1402工作面概况

2、工作面简介：1402工作面长210米，顺槽到井口3800米，井口

到办公室300米。（实地测绘距离）

2.1 工作面液压支架：中间架型号：ZF8000/22/35_ 过渡架型号：ZFG8000/22/35 。

2.2 两巷超前支护：单体液压支柱型号_DW35/100___ 。

3.工作面测区的布置：

3.1 工作面支架工作阻力测区：工作面共布置136 台支架。其中有6 台过渡支架，机头3_台，机尾3_台；其余为中间架130台。

4.工作面现有的监测仪器是顶板离层监测仪（机械式）；

二、项目监测要求（内容）

KJ685煤矿顶板动态安全检测系统

1401工作面在端头安装2台压力监测分机，在端尾安装2台压力监测分机，每架监测二个压力测点，每隔6架安装1台压力监测分机，共设计安装26台压力监测分机（含备用两台），压力监测分站安设2台。

1402工作面在端头安装2台压力监测分机，在端尾安装2台压力监测分机，每架监测二个压力测点，每隔6架安装1台压力监测分机，共设计安装26台压力监测分机（含备用两台），通讯分站安设3台（备用1台）。

三、系统实现功能

1．井上计算机动态模拟显示监测参数、报警

监测服务器和客户端可实时显示监测点的数据和直方图，当监测数据超限时能自动报警并记录报警事件。

2．井下现场显示数据和报警

井下的压力监测分机可实时监测数据，能根据设定报警参数报警指示，通讯分站可实时显示每个测点的数据并有报警状态指示。

3．监测数据自动记录存储

井上监测服务器能根据设置记录周期将数据存储到数据库，数据采用动态存储技术，数据库采用SQL海量数据库。

4.连续监测曲线显示、分析

5．软件支持服务器端和客户端的历史曲线和测线加权数据分析。

6．监测数据综合专业化分析；

ZMPSES监测分析软件综合了矿压理论数学模型，支持综合专业化数据分析。

●工作面支架循环工作阻力分析

●测线（或上、中、下部）顶板运动规律分析

●工作面顶板压力分布分析

●支架液压系统故障诊断

●工作面周期来压步距、强度分析等

●巷道顶板及围岩运动分析

●巷道支护应力变化分析

●多元参数关联分析及预警

7．历史数据查询及报表输出

历史数据时间区间查询，历史曲线查询和输出，统计分析，输出标准综合分析报表。

三、KJ685煤矿顶板动态安全检测系统主要技术特点

KJ685煤矿顶板动态安全检测系统是第一套专业用于全矿井矿压

综合在线实时监测系统，该系统集成了专业化矿压监测理论和方法，实现了矿压监测的数字化和网络化。

2．该系统支持多个子系统和多元矿压参数监测，系统支持最多达16个独立采区（测区）的矿压监测，每个测区检测内容包括：综采工作阻力、顶板离层、煤岩支撑应力、锚杆支护应力、充填体承载应力多元参数监测。系统容量达1000个测点。

3．系统根据采场地质条件采用了两级总线设计，总线之间完全隔离，提高了系统环境适应性，与其他的煤矿安全监控系统有本质的区别。

4.传感器采用总线技术，监测分站最大可连接128个传感器，相比集散式（分站+模拟信号传感器）结构可靠性更高，成本更低。

6.智能一体化监测分站和传感器，有微处理器控制，内置总线接口，具有现实的独立报警设置功能。

7、监测分析软件采用矿压专家提出的数据分析处理思想，分析功能更具专业化，分析结果更具科学性，指导安全生产的效果更好。

四、监测系统结构及组成

井下部分

系统配置一个采煤工作面的顶板动态监测系统。监测系统预留接口保证矿井以后扩展多个测区的使用要求，系统可通过扩展通讯分机和传感器方法扩展测区。

考虑到井下采区的布局，井下系统结构如图3、4所示。1041和1042工作面分别主要设备配置是：

1）矿用本安型监测分站KJ685-F 3台（备用1台）

2）矿用本安型压力监测分机KJ685-FJ 26台

（配套相应的电源及其它设备，详见设备清单）

本矿选择了单独铺设通信电缆的通讯方式，井下的数据信号通过通信电缆接入到通讯转换器。

通讯分站与下为监测分机通过RS485总线电缆连接，与下位分站构成主从式系统结构。通讯分站负责监测多个测区，通讯分站循环采集和显示每个监测点的数据，并能实时报警。

数据通讯分站通过总线巡测每个测点的数据，形成上下位主从通讯关系，当支架测点（传感器）收到主站的指令时中断采集过程将存储的数据发送到上位主站。

KJ685煤矿顶板动态安全检测系统

如图3。1041和1042工作面各设计安装26台顶板压力监测分机(另备用两台)顶板压力监测分机。每台压力分机监测一组支架的二个测点，每台KDW28电源可供12台顶板压力监测分站正常工作。

压力分站采用一体化设计，集监测、显示、报警、总线接口、传感器于一体。压力分站由16位单片计算机控制，具有数据分析功能，自动显示初撑力、当前工作阻力、最大工作阻力。当压力值超过报警设定值时光报警。

传感器根据工作面条件设计，能抗强顶板断裂引起的压力冲击。传感器通道通过高压油管与支架的高压腔连接。压力分机采用一体化结构的优点是：工作面内的地质条件复杂，传感器与压力分机一体化结构避免了分机与传感器之间电缆的损坏，提高了系统得可靠性。