KJ21矿山压力监测系统简介

1 KJ21矿山压力监测系统简介

KJ21矿山压力监测系统（原KMJ30采动应力监测系统）主要用于实时、在线监测液压支架工作阻力、立柱伸缩量、超前支承压力、煤柱应力、锚杆（索）载荷、巷道变形量及人员定位和管理等。系统打破传统的“定时采样模式”，首创新型采样模式，能够准确记录支架的降、移、升全过程。长期进行矿压监测，还可以进一步揭示矿压显现规律，预测、预报顶板事故和顶板灾害及冲击地压。系统结构及软件显示如图1~3所示。

系统特点：

（1）采用开放的TCP/IP协议，支持CAN/RS485总线等多种信号接入，可扩展性强，可方便接入矿井各种子系统；

（2）攻克了工作面连接电缆易断裂的难题，采用特殊保护结构加强电缆的抗拉性、抗剪性、抗扭性；

（3）地面主机安装C/S架构软件，分析速度快；网络客户端安装B/S架构软件，直接通过IE浏览器查看数据，方便快捷，两者均可自动生成分析顶板来压步距及矿压报表；

（4）井下断电后，系统可持续供电6小时；

（5）多工作面、多巷道、多采区同时监测，互不干扰；

（6）数据传输方便，电话线、矿用通讯电缆或以太环网均可传输；

（7）完善的故障自诊断能力及远程控制功能。

系统技术指标：

（1）防爆标志：Exib I

（2）量程

支架压力记录仪：0~60MPa

钻孔应力计：0~30MPa

锚杆（索）测力计：0~280kN

围岩移动传感器：0~400mm

立柱伸缩量记录仪：0~200mm

（3）精度

支架压力记录仪：0.01MPa

钻孔应力计：0.1MPa

锚杆（索）测力计：0.1kN

围岩移动传感器：1mm

立柱伸缩量记录仪：1mm

（4）数据传输速率：2400 bps

（5）传输介质：电话线、电缆或光缆

（6）软件平台：windows xp/vista/7

（7）能够直接生成矿压报表，可网络化显示

图1 KJ21矿山压力监测系统结构

图2 KJ21矿山压力监测系统软件单机版界面

图3 KJ21矿山压力监测系统软件网络版界面

2 支架压力子系统

该子系统用于在线监测煤矿井下液压支架工作阻力，分析顶板来压规律和支架的适应性，为支架选型提供科学依据，系统结构如图4所示。该子系统具有如下显著特点：

（1）首创新型传感器采样模式，能够准确记录支架降、移、升全过程，判断采煤循环数量；

（2）支架压力记录仪连接电缆采用特殊的加强保护结构，抗拉性、抗剪性、抗扭性好，尤其适合煤矿井下等恶烈环境下使用；

（3）支架压力记录仪能够瞬时显示压力值，方便支架工给足支架初撑力。

图4 支架压力监测子系统结构

3 软件操作平台

近几年，我国煤矿回采工作面推进速度大大增加，部分高产、高效工作面每隔1~2天即发生一次周期来压，矿压显现将呈现新特点，原有的采用每日支架工作阻力最大值分析工作面顶板来压步距的方式已不再适用，针对新情况，天地科技股份的限公司自主开发了新型采动应力监测系统软件，该软件能够自动分析支架初撑力、末阻力，近似分析推进度和周期来压步距。软件分析实例如图5~7所示。

Windows 98/2000/me/XP/Vista系统能够直接生成矿压报表，可与局域网，Internet 相联

①初撑力分析

一次采煤循环完成至下一次移架前支架的工作阻力称为循环末阻力；一次移架完成后，支架处于初撑时的工作阻力为初撑力，一个采数循环只有一个初撑力和一个末阻力。

图5 初撑力及末阻力分析实例

②推进度分析

推进度分析是在初撑力分析的基础上，计算整个时间段内的初撑力或循环末阻力的个数，乘以相应的进尺而得到。由于在实际采煤循环过程中，每个循环进尺不一定相同，因此分析出来的工作面推进度也只是近似的，用户可以做适当修改。同时用户也可以不经过分析，直接输入进尺。推进度分析为后面的周期来压分析提供基础。

图6 推进度分析实例

③周期来压分析

在成功分析推进度的基础上，以实测每日支架最大工作阻力为纵坐标，日期及推进度为横坐标，绘制每日最大工作阻力和推进度关系曲线。以每日最大工作阻力最大值的平均值加一倍均方差为判断周期来压的标准，得出工作面周期来压时间及来压步距。

此软件更能对支架数据进行历史曲线的分析。包括单架实测阻力曲线、单架最大阻力曲线、单架加权阻力曲线、多架实测阻力曲线、多架最大阻力曲线、多架加权阻力曲。分别绘制指定时间范围内的单个支架受力曲线、单个支架每天的最大阻力曲线、单个支架每天的加权阻力曲线、多个支架受力曲线、多个支架每天的最大阻力曲线、多个支架每天的加权阻力曲线。

图7 周期来压步距分析实例

4 新型传感器采样模式

为从根本上监测煤矿井下采煤工作面液压支架动作全过程，本仪器打破一般压力传感器的每隔固定时间采样一次的采样模式，自主研发了根据压力传感器的变化量采样的新型传感器采样模式，经过长期的现场实践证明，此采样模式较目前国内其它传感器的采样模式相比具有以下明显优点：

（1）更加适应煤矿井下采煤工作面液压支架的动作特点，实时反应支架在2秒内的阻力变化；

（2）新采样模式大大提高了存储芯片的利用率，杜绝了系统连续记录重复数据的现象；

（3）新型传感器采样模式为分析支架工作阻力数据，研究矿压显现规律奠定了基础。

5 高可靠性压力传感器

本公司自主研发的CDW-60型支架压力记录仪主要用来监测综采工作面支架工作阻力和立柱伸缩量，该仪器采用先进的钢弦式传感器，钢弦传感器与其它类型的传感器（如应变片，压阻式等)相比具有坚固耐用、可靠稳定、防潮防震、寿命长、频率信号输出、能够长距离传输而不会由于电缆电阻，接触电阻变化引起明显的衰减等特点，特别适合于煤矿井下潮湿、有爆炸性气体等恶劣环境下使用。

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