矿压测试技术及仪器
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90年代—90年代后，微型计算机技术发展迅速，计算机芯片的小 型化和低功耗技术应用，为煤矿安全仪表的研究和应用奠定了基础。 高速数据运算和总线接口技术使矿压仪表的智能化和系统化成为可 能。
主要特征： a. 具备数据存储和通讯功能； b. 具备了一定的分析和处理功能； c. 低功耗和仪器小型化； d. 标准的数字通讯接口（RS232、RS485、CAN等）
➢ 地面
① 地面岩移观测——全站仪，静态GPS ② 地面深基点观测
矿山压力观测仪器的分类
➢ 按照观测内容分类 ① 采煤工作面和巷道支柱压力观测仪器 ② 顶底板相对移近量和巷道围岩表面位移 ③ 岩体内原岩应力和附加应力观测仪器 ④ 围岩深部位移观测仪器 ⑤ 矿山动力现象观测仪器
➢ 按照工作原理分类 ① 机械式 ② 液压式 ③ 振弦式 ④ 电阻应变式 ⑤ 声波法 ⑥ 光学及其他物理方法
以机械结构为主； 工艺比较粗糙； 测量准确度较低。 代表产品：机械动态仪、圆图记录仪、双记仪、液压枕等
机械式矿压观测仪器
➢ 机械式支柱测力计
机械式矿压观测仪器结构 简单、工作可靠、使用方 便等优点。 ADJ型测力计是用来观测 记录单体液压支柱承受的 载荷的仪器。
➢ 测杆
测量顶底板相对移 近量，围岩表面及 支架两点间位移的 常规仪器。
主要特征：a. 多功能数据处理分析 b. 以太网接口 c. 海量存储技术 d. 智能一体化传感器 e. 信息共享。
具有代表性的技术： a. KJ152煤矿顶板动态监测系统 b. 岩体/煤体内部应力场电磁波辐射探测技术 c. 围岩破裂带微震探索技术
➢ 煤岩应力监测记录仪
➢ 锚杆锚索测力检测仪
➢ 顶板动态报警记录仪
➢ 钻孔应力计
➢围岩深部位移测定仪
4）第四阶段：基于嵌入式计算机技术和以太网 技术应用的矿压检测技术
90年代末— 21世纪初 嵌入式计算机技术的应用，可以将一些复杂的算法模式以程序的形式嵌 入到微型化的单元计算机中，使其具备了PC计算机的部分功能。工业以 太网技术使具有嵌入TCP/IP协议的末端产品接入到计算机网络中，打破 了矿压监测地域的界限，可以建立整个矿井的顶板监测网络，实现矿区局 域网的信息共享。
➢ 测枪
测量巷道围岩表面 位移，亦可用于地 面工程测量。
测量范围大，读数 精确，使用方便。
➢ 顶板动态仪
主要用于测量采煤工 作面和巷道顶底板移 近量和移近速度，测 量时安设在顶底板测 量基点间，依靠压力 弹簧固定。
液压式矿压观测仪器 ➢ 压力表
➢ 液压压力计
➢ 油压式钻孔应力计
➢ 圆图压力记录仪(圆图仪）
代表产品： a. 钢弦式压力盒传感器及频率计 b. 应变式压力检测仪 c. 数字显示式动态仪 d. 顶板动态遥测仪（系统） f. 数字式顶板下沉报警仪等。
振弦式矿压观测仪器
➢ 钢弦压力盒
➢ 应变式压力检测仪
➢ 数显式顶板动态仪
➢ 矿用单体支柱数显检测仪
3）第三阶段：以微处理器应用为代表的智能化检 测仪器/系统
➢ 煤矿重大事故预测和控制决策体系建设的指导 思想应当以控制事故发生的岩层运动条件和应力 场应力大小分布条件为核心。
➢ 解决以岩层运动和应力场应力大小分布为核心 的相关信息采集（包括理论计算和现场实测）问 题。
➢ 煤矿重大事故的发生及其有效控制几乎都同时 与岩层运动和应力场应力的大小和分布条件有机 的联系在一起。与应力条件直接相关的事故，包 括瓦斯事故、冲击地压、底板突水等，其应力条 件的实现都是一定采动条件下岩层运动和破坏的 结果。
主要内容
一、主要矿山压力检测仪器
二、常用矿压测试方法及技术
回顾矿山压力、矿山压力显现的基本概念 1）矿山压力 2）矿山压力显现——围岩变形、支架受载、围岩破裂
矿山压力观测目的
➢ 工作面来压参数：直接顶初次垮落步距，老顶初次 （周期）步距来压，来压强度（动载系数）,顶板分 类。
➢ 支架选型分析与适宜性分析
矿压检测技术发展及主要监测仪器
压测试技术的发展是基于矿压理论的发展为前提。矿压测试技术的系统化发 展是始于70年代，大体经历了四个发展阶段：
1）第一阶段：以机械式测量仪表为主的简易仪表阶段
70 年代 — 80年代初 用于顶板运动规律的探索和研究，通过监测为理论分析提供依据，是矿压理论 发展的需要。主要以机械简易仪表测量为主。包括：顶板下沉量检测、支柱的 工作阻力检测等。 该阶段的仪表研究往往是为了解决或验证矿压理论某个问题而提出的。 该阶段仪表的特点：
2）第二阶段：以电子测量方法为标志
80年代 -90年代 随着矿压理论的不断发展和完善，许多专家学者提出更系统完整矿 压监测思路。同时电子技术的发展也为这些想法的实现奠定了基础，在 这个阶段产生了典型的以数字测量为主要特征的矿压监测仪器。 主要特征：a. 开始应用传感器测量技术；
b. 以CMOS数字电路的低功耗设计； c. 蓄电池仪表供电方式； d. 报警及数字显示。
➢ 巷道布置：煤柱留设，停采线位置确定
➢ 灾害防治：煤与瓦斯突出、瓦斯超限、突水、冒顶 等事故与矿山压力密切相关
众所周知，不能够根据具体
的地质条件进行针对性的开采 设计，特别是在采场推进过程 中对上覆岩层赋存情况及其变 化以及由此变化导致的覆岩运 动规律及支承压力分布规律的 差异认识不清，是当前煤矿事 故频繁，特别是重大事故和环 境灾害没有能从根本上得到控 制、开采经济效益不好的重要 原因之一 。
矿山压力观测的内容
➢ 工作面
① 综采支架工作阻力——综采记录仪、在线监测系统 ② 顶板下沉量——顶板动态仪，测杆 ③ 活柱下缩量——钢尺 ④ 超前支承压力——钻孔应力计，单体支柱压力监测，巷道表面位移
➢ 巷道
① 侧向支承压力——钻孔应力计，巷道表面位移 ② 巷道变形规律——顶板动态仪，巷道表面收敛仪
代表产品：电脑动态仪、电脑多功能检测仪、 岩体声发射检测仪。
数显式微型综采测压表、综采工作面压力计算 机检测系统、煤矿顶板来压预报计算机监测系统、 顶板离层监测、报警系统、综采压力记录仪、巷 道断面检测仪、超声波围 岩松动圈测量仪等。
➢ 综采记录仪
➢单体支柱压力检测 记录仪
源自文库 测力锚杆记录仪
主要特征： a. 具备数据存储和通讯功能； b. 具备了一定的分析和处理功能； c. 低功耗和仪器小型化； d. 标准的数字通讯接口（RS232、RS485、CAN等）
➢ 地面
① 地面岩移观测——全站仪，静态GPS ② 地面深基点观测
矿山压力观测仪器的分类
➢ 按照观测内容分类 ① 采煤工作面和巷道支柱压力观测仪器 ② 顶底板相对移近量和巷道围岩表面位移 ③ 岩体内原岩应力和附加应力观测仪器 ④ 围岩深部位移观测仪器 ⑤ 矿山动力现象观测仪器
➢ 按照工作原理分类 ① 机械式 ② 液压式 ③ 振弦式 ④ 电阻应变式 ⑤ 声波法 ⑥ 光学及其他物理方法
以机械结构为主； 工艺比较粗糙； 测量准确度较低。 代表产品：机械动态仪、圆图记录仪、双记仪、液压枕等
机械式矿压观测仪器
➢ 机械式支柱测力计
机械式矿压观测仪器结构 简单、工作可靠、使用方 便等优点。 ADJ型测力计是用来观测 记录单体液压支柱承受的 载荷的仪器。
➢ 测杆
测量顶底板相对移 近量，围岩表面及 支架两点间位移的 常规仪器。
主要特征：a. 多功能数据处理分析 b. 以太网接口 c. 海量存储技术 d. 智能一体化传感器 e. 信息共享。
具有代表性的技术： a. KJ152煤矿顶板动态监测系统 b. 岩体/煤体内部应力场电磁波辐射探测技术 c. 围岩破裂带微震探索技术
➢ 煤岩应力监测记录仪
➢ 锚杆锚索测力检测仪
➢ 顶板动态报警记录仪
➢ 钻孔应力计
➢围岩深部位移测定仪
4）第四阶段：基于嵌入式计算机技术和以太网 技术应用的矿压检测技术
90年代末— 21世纪初 嵌入式计算机技术的应用，可以将一些复杂的算法模式以程序的形式嵌 入到微型化的单元计算机中，使其具备了PC计算机的部分功能。工业以 太网技术使具有嵌入TCP/IP协议的末端产品接入到计算机网络中，打破 了矿压监测地域的界限，可以建立整个矿井的顶板监测网络，实现矿区局 域网的信息共享。
➢ 测枪
测量巷道围岩表面 位移，亦可用于地 面工程测量。
测量范围大，读数 精确，使用方便。
➢ 顶板动态仪
主要用于测量采煤工 作面和巷道顶底板移 近量和移近速度，测 量时安设在顶底板测 量基点间，依靠压力 弹簧固定。
液压式矿压观测仪器 ➢ 压力表
➢ 液压压力计
➢ 油压式钻孔应力计
➢ 圆图压力记录仪(圆图仪）
代表产品： a. 钢弦式压力盒传感器及频率计 b. 应变式压力检测仪 c. 数字显示式动态仪 d. 顶板动态遥测仪（系统） f. 数字式顶板下沉报警仪等。
振弦式矿压观测仪器
➢ 钢弦压力盒
➢ 应变式压力检测仪
➢ 数显式顶板动态仪
➢ 矿用单体支柱数显检测仪
3）第三阶段：以微处理器应用为代表的智能化检 测仪器/系统
➢ 煤矿重大事故预测和控制决策体系建设的指导 思想应当以控制事故发生的岩层运动条件和应力 场应力大小分布条件为核心。
➢ 解决以岩层运动和应力场应力大小分布为核心 的相关信息采集（包括理论计算和现场实测）问 题。
➢ 煤矿重大事故的发生及其有效控制几乎都同时 与岩层运动和应力场应力的大小和分布条件有机 的联系在一起。与应力条件直接相关的事故，包 括瓦斯事故、冲击地压、底板突水等，其应力条 件的实现都是一定采动条件下岩层运动和破坏的 结果。
主要内容
一、主要矿山压力检测仪器
二、常用矿压测试方法及技术
回顾矿山压力、矿山压力显现的基本概念 1）矿山压力 2）矿山压力显现——围岩变形、支架受载、围岩破裂
矿山压力观测目的
➢ 工作面来压参数：直接顶初次垮落步距，老顶初次 （周期）步距来压，来压强度（动载系数）,顶板分 类。
➢ 支架选型分析与适宜性分析
矿压检测技术发展及主要监测仪器
压测试技术的发展是基于矿压理论的发展为前提。矿压测试技术的系统化发 展是始于70年代，大体经历了四个发展阶段：
1）第一阶段：以机械式测量仪表为主的简易仪表阶段
70 年代 — 80年代初 用于顶板运动规律的探索和研究，通过监测为理论分析提供依据，是矿压理论 发展的需要。主要以机械简易仪表测量为主。包括：顶板下沉量检测、支柱的 工作阻力检测等。 该阶段的仪表研究往往是为了解决或验证矿压理论某个问题而提出的。 该阶段仪表的特点：
2）第二阶段：以电子测量方法为标志
80年代 -90年代 随着矿压理论的不断发展和完善，许多专家学者提出更系统完整矿 压监测思路。同时电子技术的发展也为这些想法的实现奠定了基础，在 这个阶段产生了典型的以数字测量为主要特征的矿压监测仪器。 主要特征：a. 开始应用传感器测量技术；
b. 以CMOS数字电路的低功耗设计； c. 蓄电池仪表供电方式； d. 报警及数字显示。
➢ 巷道布置：煤柱留设，停采线位置确定
➢ 灾害防治：煤与瓦斯突出、瓦斯超限、突水、冒顶 等事故与矿山压力密切相关
众所周知，不能够根据具体
的地质条件进行针对性的开采 设计，特别是在采场推进过程 中对上覆岩层赋存情况及其变 化以及由此变化导致的覆岩运 动规律及支承压力分布规律的 差异认识不清，是当前煤矿事 故频繁，特别是重大事故和环 境灾害没有能从根本上得到控 制、开采经济效益不好的重要 原因之一 。
矿山压力观测的内容
➢ 工作面
① 综采支架工作阻力——综采记录仪、在线监测系统 ② 顶板下沉量——顶板动态仪，测杆 ③ 活柱下缩量——钢尺 ④ 超前支承压力——钻孔应力计，单体支柱压力监测，巷道表面位移
➢ 巷道
① 侧向支承压力——钻孔应力计，巷道表面位移 ② 巷道变形规律——顶板动态仪，巷道表面收敛仪
代表产品：电脑动态仪、电脑多功能检测仪、 岩体声发射检测仪。
数显式微型综采测压表、综采工作面压力计算 机检测系统、煤矿顶板来压预报计算机监测系统、 顶板离层监测、报警系统、综采压力记录仪、巷 道断面检测仪、超声波围 岩松动圈测量仪等。
➢ 综采记录仪
➢单体支柱压力检测 记录仪
源自文库 测力锚杆记录仪