KJ21矿山压力监测系统操作手册

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KJ21矿山压力监测系统技术手册
天地科技股份有限公司
2010年6月
目录
1 系统简介 (4)
2 准备工作 (5)
2.1 钻孔应力计安装前准备工作 (5)
2.2 锚杆（索）测力计安装前准备工作 (5)
2.3 支架压力记录仪安装前准备工作 (5)
3 安装方法 (6)
3.1 钻孔应力计安装方法 (6)
3.2 锚杆（索）测力计安装方法 (6)
3.3 传感器与分站接线方法 (6)
3.4 支架压力记录仪安装方法 (6)
4质量标准 (8)
5 系统软件介绍 (9)
5.1 安装条件 (9)
5.2 参数设置 (9)
5.3 实时显示 (9)
5.4初撑力分析 (10)
5.5 推进度分析 (10)
5.6 周期来压分析 (11)
6 故障检测 (12)
6.1 系统全部数据无法上传 (12)
6.2 系统部分数据无法上传 (12)
表2 KJ21-J矿用传输接口故障分析与排除 (13)
表3 KJ21-FW矿用本安型位移监测分站故障分析与排除 (14)
表4 围岩移动传感器故障分析与排除 (14)
7 系统维护 (14)
2 准备工作5
2.1 钻孔应力计安装前准备工作5
2.2 锚杆（索）测力计安装前准备工作5
2.3 支架压力记录仪安装前准备工作5
3 安装方法6
3.1 钻孔应力计安装方法6
3.2 锚杆（索）测力计安装方法6
3.3 传感器与分站接线方法6
3.4 支架压力记录仪安装方法7
4质量标准9
5 软件介绍10
5.1 安装条件10
5.2 参数设置10
5.3 实时显示10
5.4初撑力分析11
5.5 推进度分析12
5.6 周期来压分析13
6 故障检测14
6.1 系统全部数据无法上传14
6.2 系统部分数据无法上传14
7 系统维护17
1 系统简介
KJ21矿山压力监测系统主要用于实时、在线监测液压支架工作阻力、超前支承压力，煤柱应力，锚杆（索）载荷和巷道表面变形量。

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。

系统结构如图1所示。

图1矿山压力监测系统结构图
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）载荷测力计：0~280kN
围岩移动传感器：0~400mm
立柱伸缩量记录仪：0~200mm
（3）分辨率
支架压力记录仪：0.01MPa
钻孔应力计：0.1MPa
锚杆（索）载荷测力计：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）数据传输介质：电话线、矿用通讯电缆或光缆
（6）软件操作平台：Windows XP/Vista系统
（7）数据传输介质：电话线、矿用通讯电缆、光缆
（8）能够直接生成矿压报表，可与局域网及Internet相联
2 准备工作
2.1 钻孔应力计安装前准备工作
（1）确定钻孔应力计安装位置及安装深度；
（2）采用直径为48~50mm的钻头垂直于煤壁钻孔，孔口与巷道底板距离为1.0~1.5m，如煤层有倾角，应保持孔轴线与煤层平面平行；
（3）适量液压油；
（4）各类接线盒、安装工具、纸、笔。

2.2 锚杆（索）测力计安装前准备工作
（1）锚杆（索）测力计最好安装在刚刚安装好的锚杆（索）托梁外；
（2）边长为15~20cm的长方形钢板若干；
（3）各类接线盒、安装工具、纸、笔。

2.3 支架压力记录仪安装前准备工作
（1）长度为3m（随采高不同而变化），直径为10mm液压管若干（每台支架压力记录仪需2根液压管），每根液压管的一端接口必需为KG10快速公接头，以便和支架压力记录仪连接，另一端接口类型随支架立柱下腔回液口类型而定(一般为DN10或者KG10)；
（2）液压管“三通”接头，与接头相配套的密封圈、“U”型卡若干；
（3）各类接线盒、铁丝（扎带）、安装工具。

3 安装方法
3.1 钻孔应力计安装方法
（1）首先将钻孔应力计压力枕保持垂直放在孔口，然后挑选出端头带有卡
口的安装杆，将安装杆卡口母头与钻孔应力计卡口公头连接，水平用力向孔内推安装杆，推进过程中一定保持安装杆不能旋转，以保证孔内压力枕方向始终垂直；安装杆的连接镙母及镙钉务必拧紧，以保证安装杆不会脱落；
（2）将钻孔应力计推进至设计深度时，打开钻孔应力计末端的注油口，并松开注油阀，将注满油的手动油泵和注油口连接，缓缓向钻孔应力计内注油，当手动泵压力表显示4~5MPa时，停止注油；
（3）拧紧钻孔应力计末端的注油阀，压力泵卸压，并拧紧注油口；
（4）逆时针方向旋转并用力往外拔安装杆，并逐节取出安装杆，并保存好安装杆连接镙母及镙钉；
（5）记下钻孔应力计出厂编号、初始频率、C值以及安装深度；
（6）钻孔应力计安装完毕。

3.2 锚杆（索）测力计安装方法
（1）将锚杆测力计夹持在锚具与煤壁之间，锚索测力计直径较小的圆盘面向外，安装在锚具与煤壁之间；
（2）为保证锚杆（索）测力计受力均匀，安装时最好将锚杆（索）测力计两侧各加1层钢板。

3.3 传感器与分站接线方法
（1）钻孔应力计、锚杆（索）测力计接线方法相同；
（2）矿用本安型压力分站4路引出线与8台传感器对应关系如图2所示，
连接方式为“U”字型。

图2压力分站接线示意图
3.4 支架压力记录仪安装方法
（1）支架压力记录仪之间布线方式：支架压力记录仪（简称：“记录仪”）连线采用矿用四芯防爆电缆外加保护套的方式，安装前首先将电缆穿入保护套内，严格按照矿方要求的布线方式布置电缆，便于统一维护；
（2）矿用本安型中继器的连接方法：如图3所示，中继器共引出3根电
缆，其中1根电缆为通往地面的通讯线，1根电缆为电源线，另外1根电缆为通往工作面的通讯线，即总线；
如图3所示，总线采用矿用四芯防爆电缆，各芯颜色分别为：红、绿、篮、白，系统默认红、绿两芯作为电源传输介质，蓝、白两芯作为信号传输介质。

总线上挂接的各台记录仪之间为并联方式，每增加1台记录仪需增加1只三通或四通（增加电源的地方需增加四通，不增加电源的地方需增加三通）；
在系统供电方面，每增加4台支架压力记录仪需增加1台电源。

图3 支架压力记录仪连接方式
4质量标准
（1）中继器应安装在容易取得127V交流电源且方便维护的地方，如设备列车，变电所等，不能放在工作面支架上；
（2）工作面通讯电缆必须附加保护套，与矿方其余机电设备电缆捆绑到一起或从顶梁上方通过，用铁丝或扎带与每架固定良好；布线必须符合矿方要求的质量标准；
（3）所有工作面接线盒需正面向上与支架固定，不能随意悬挂；所有巷道接线盒应摆放整齐，注意防水；
（4）接线时应保证接线盒两端各有500mm左右的富余，待接线完毕后，将两端富余线接线盒固定，并摆放整齐；
（5）必要时须增加记录仪保护外壳。

5 系统软件介绍
系统软件主要功能：支架实测工作阻力显示，支架平均工作阻力显示，支架最大工作阻力显示，直方图，初撑力分析，推进度分析，周期来压分析。

5.1 安装条件
（1）Microsoft Windows XP/Vista；
（2）OFFICE 2000及以上版本。

5.2 参数设置
（1）本软件数据保存在“C:\有线数据测试”里，请不要删除此文件夹，重装Windows系统时要把此文件夹复制到其它盘，待系统安装完毕后，把此文件夹复制到C盘下，数据即可被调用；
（2）参数设置中，支架号表示支架压力记录仪所安装的支架编号，记录仪号表示支架压力记录仪的出厂编号，该编号从仪器铭牌查询；
（3）参数设置完成后，需重新启动系统软件。

5.3 实时显示
参数设置完成后，点【实时显示】按钮，界面如图4所示，选择支架号、界面区间及左右立柱后，点【实时曲线】，即可显示所选立柱的实时应力曲线。

（1）用户可通过点击【实时显示】窗口【系统】菜单下的【报警设置】按钮，设置合理支架工作阻力范围，当实测支架压力小于设定初撑力，或大于设定末阻力时，该支架后面的【运行状态】区域将红色显示，同时软件发出声音报警信号。

（2）点击【实时动态曲线】界面右上角的按钮不能真正关闭窗口，而在任务栏的右下角形成一个托盘，双击托盘图标或者右击托盘图标，即可退出软件。

图4 实时显示窗口
5.4初撑力分析
操作方法：在进行初撑力分析前，首先需要显示单个支架实测工作阻力曲线。

然后点击【数据分析】菜单下的【初撑力分析】按钮，按照默认的参数进行分析，如图5所示，红色点表示初撑力，绿色点表示循环末阻力。

图5 初撑力分析窗口
注意：
（1）初撑力分析参数是经过长期研究后得出的，具有普遍适应性的参数，在维经仔细分析情况下，建议以默认参数进行初撑力分析；
（2）在多个支架实测工作阻力曲线，支架平均工作阻力曲线以及支架最大工阻力显示状态下不能进行初撑力分析。

5.5 推进度分析
操作方法：点击【数据分析】菜单下的【推进度分析】按钮，如图6所示，选择支架号后，输入工作面循环进尺，点击【分析推进度】按钮，软件生成推进度列表。

如果分析得到的推进度和实际值不太吻合，用户可以通过双击推进度列表，修改每日推进度，当确定用户推进度列表正确后，点击【设为工作面推进度】按钮，将此支架的推进度作为工作面的推进度，此时如点击单个支架实测曲线，对应推进度即显示在横坐标上。

图6 推进度分析窗口
注意：
（1）由于实际工作面开采过程中，每个支架的循环个数不同，因此以每个支架分析得到的工作面进尺也不同，为得到一个统一的工作面进尺，需人工判断以某个支架的推进度作为工作面推进度，即点击【设为工作面推进度按钮】，如不点击此按钮，分析结果将不被保存到数据库；
（2）用户如已有实测得到的推进度，可以不用分析，直接点击对话框中的点【增加推进度】按钮，增加推进度，增加完成后，点击【设为工作面推进度】按钮；
（3）本软件推进度最小单位为1天，默认以每天24：00时工作面推进度作为一天的推进度；
（4）如已经软件已进行过推进度分析，且已点击【设为工作面推进度】按钮，点击【读取推进度列表】按钮，可直接查看工作面推进度，如果循环进尺输入错误，修改后，直接点击【刷新推进度】按钮，无需点击【分析推进度按钮】，重新分析推进度。

5.6 周期来压分析
操作方法：点击【数据分析】菜单下的【周期来压分析】按钮，在弹出框中选择【分析周期来压】，显示周期来压步距，如图7所示。

图7 周期来压分析窗口
6 故障检测
6.1 系统全部数据无法上传
系统无法上传数据的可能原因有以下几个方面：（1）井上软件或电脑连接
问题；（2）井下供电问题；（3）通讯线路或通讯分站问题；解决步骤如下：（1）检查井上软件和电脑连接
如图8所示，正常工作时地面适配器红色电源指示灯常亮，上行信号指示灯和下行信号指示灯不间断闪烁，地面适配器H和L端口的交流电压为0.2～1.8V之间来回波动。

如出现故障，首先检查软件是否正常运行；检查地面适配器和电脑连接串口线是否脱落；调换地面适配器上连接的两根电话线。

如仍不能解决问题，初步
判断为井下部分问题。

图8 适配器示意图
（2）检查井下供电
（3）检查通讯电缆
用万用表测量与适配器相联的两根通讯电缆之间直流电压，如无电压，可判断是井下分站或者支架压力记录仪到地面适配器之间线路中断问题；如电压较高，可判断是线路断路；
（4）检查通讯分站工作状态：正常工作状态下通讯分站会显示“上行数据—发送，下行数据—接收”；如果只显示发送，没有接收，表明分站到记录仪或传感器之间的线路故障，如果通讯分站显示：“天地科技股份有限公司……”字样，表明通讯线路或者地面部分出现故障。

6.2 系统部分数据无法上传
该故障解决步骤如下：
（1）检查故障设备的供电；
（2）某台设备之后的所有设备均无数据，检查设备之间的连接线路及设备内部的连接线路。

（3）某台或某几台无关联设备无数据（最后一台设备有问题的需另行判断）：检查软件设置是否正常，调换一下故障设备。

系统故障检测方法及技巧需在要实践中不断的总结和积累，表1是一些经验
总结，仅供参考。

表1 系统正常运行参数
参数类型数据
通讯线路下行交流电压0.2~1.8V
通讯线路上行直流电压200mV
围岩移动传感器小于70mA
位移分站小于260mA
矿用本安型中继器小于200mA
压力分站小于180mA
矿用传输接口小于100mA
表2 KJ21-J矿用传输接口故障分析与排除故障现象排除方法
系统接口电源指示灯不亮①供电电缆断路
②插头是否松动
③保险丝是否熔断
④测量开关电源输出是否为5V
发送指示灯不亮或不闪烁①重启计算机或监测系统软件
②更换电缆或插头
接收指示灯不亮或不闪烁①检系统接口与井下设备连线电缆，插头接触不
良或电缆损坏
②系统硬件故障
表3 KJ21-FW矿用本安型位移监测分站故障分析与排除
故障现象排除方法
位移监测分站不显示，电源指示灯不
亮①供电电缆断路
②分站硬件故障
位移监测分站能显示正常，显示数据
不正常
①检查围岩移动传感器连线
②更换电缆
③总线连接电缆、插头接触不良或电缆损坏
④系统硬件故障
故障现象排除方法
指示灯不亮①线缆故障
②硬件故障
7 系统维护
（1）定期检查设备连接电缆是否有破损或断裂现象，如有损坏及时维修；
（2）本系统所有井下设备均经过交变湿热试验，防水及耐高温性能良好；但是不能将本系统中的任何产品浸泡在水中；
（3）井下进行爆破作业时，加强设备及电缆的保护；
（4）各矿应设立专门矿压观测人员以便及时进行系统维护，确保系统监测到连续的矿压数据，及时进行分析和总结，预测预报顶板来压。

单位：天地科技股份有限公司
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