KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用研究*

馬 翔

(同煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部，山西大同 037003)

0 引言

在當(dāng)前的煤礦開(kāi)采工作中，國(guó)家對(duì)煤礦安全的重視度在不斷的增強(qiáng)，對(duì)煤礦開(kāi)采的各項(xiàng)工作的監(jiān)管力度也在不斷的加強(qiáng)，在我國(guó)大部分的煤礦都安裝了頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)這樣的方式加強(qiáng)了對(duì)頂板的監(jiān)控力度。煤礦利用無(wú)線信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，再通過(guò)KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)煤巖層的物理學(xué)性質(zhì)以及賦存的特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和理論研究，然后將分析的結(jié)果以信息的形式發(fā)送給相關(guān)的工作人員，以此提升井下人員對(duì)于礦井頂板變化的掌握程度，使工作人員能夠根據(jù)信息判斷頂板變化情況，做出正確的決策。經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，該系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，能夠有效的保證礦井的安全生產(chǎn)，預(yù)防礦井事故的發(fā)生。

1 工作原理

礦井工作生產(chǎn)具有一定的危險(xiǎn)性，要預(yù)防以及治理這些風(fēng)險(xiǎn)，就需要一定的技術(shù)支撐。

部分企業(yè)根據(jù)礦山安全生產(chǎn)實(shí)際狀況以及潛在的安全隱患，以原有的礦山安全監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合頂板安全檢測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)出了基于RS485的總線，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為RJ216的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主控芯片為AVR單片機(jī)。這個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)方式是通過(guò)錨桿測(cè)力計(jì)進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)，然后進(jìn)行相應(yīng)的延伸和擴(kuò)展通信，然后進(jìn)行對(duì)PC平臺(tái)以及主機(jī)的監(jiān)控。整體的布局超過(guò)了一個(gè)測(cè)力錨桿的區(qū)域，此系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)礦井內(nèi)部的每個(gè)區(qū)域，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要將礦井內(nèi)部的各個(gè)區(qū)域與擴(kuò)展的通信站相連，由主機(jī)對(duì)分機(jī)監(jiān)控站進(jìn)行監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)共包括擴(kuò)展通信分站16個(gè)，每個(gè)分站，包括分機(jī)檢測(cè)器64個(gè)。在煤礦的監(jiān)控工作展開(kāi)時(shí)，通過(guò)KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)，煤礦的開(kāi)采的危險(xiǎn)性大大降低了，同時(shí)對(duì)于煤礦的工作效率也是有了很大的提升。對(duì)于該系統(tǒng)，掃描一個(gè)監(jiān)控分機(jī)的時(shí)間為2s。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的掃描進(jìn)行了極大的改善和優(yōu)化，對(duì)煤礦礦井的安全和效率需求進(jìn)行了很大的提高。

2 監(jiān)測(cè)分析

對(duì)于煤礦礦井，主要巷道的監(jiān)控非常重要。通過(guò)RJ216的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及離層位移傳感器對(duì)頂板的某些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這些參數(shù)包括頂板的實(shí)時(shí)離層位置、速度的變化、兩幫的變形區(qū)域，正陽(yáng)一個(gè)整體的監(jiān)測(cè)是為了達(dá)到對(duì)頂板失穩(wěn)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念A(yù)兆，通過(guò)這樣的預(yù)兆對(duì)的頂板事故的發(fā)生起到很好的預(yù)防作用。同時(shí)，監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為巷道的穩(wěn)定性的判斷提供了很好地依據(jù)，最后對(duì)所處的安全等級(jí)進(jìn)行評(píng)。

在對(duì)主要巷道進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)的同時(shí)，也不能忽視對(duì)巷道的頂板的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)頂班的監(jiān)測(cè)以及過(guò)錨桿載荷應(yīng)力傳感器(KBY60)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，研究出兩幫錨固力及錨固力沿著錨桿長(zhǎng)度變化規(guī)律，這樣就可以對(duì)頂板的錨桿錨固能力進(jìn)行合乎實(shí)際的評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各項(xiàng)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。

在進(jìn)行回采工作面的監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的端頭支架時(shí)刻變化，其工作的阻力也隨之時(shí)刻發(fā)生變化，KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了最佳的端頭支護(hù)方式，工作人員可以根據(jù)阻力數(shù)據(jù)變化的情況研究其變化規(guī)律，并據(jù)此更好的研究支架與頂板的適應(yīng)性以及支架的使用效果［1］。

為了確定超前支承壓力的精確影響范圍，壓力的大小以及壓力峰值的影響區(qū)域，工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，將傳感器埋于超前順槽的鉆孔中，以此來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控走向上的超前支承壓力，工作人員也可以通過(guò)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)判斷此巷道以及周圍巷道的穩(wěn)定情況，及時(shí)的采取各種支護(hù)手段。有了科學(xué)高效的監(jiān)測(cè)手段，工作人員就能準(zhǔn)確的判斷支護(hù)的范圍，有效的預(yù)防井下安全事件的發(fā)生，保證礦井的安全生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能，采用B/S的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)巷道的頂板進(jìn)行即時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，在該系統(tǒng)的服務(wù)器一端，安裝有具有獨(dú)特功能的軟件，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能優(yōu)勢(shì)有:控制端模擬顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化，在參數(shù)超出正常范圍后自行報(bào)警;井下設(shè)備也能夠顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常自動(dòng)發(fā)出警報(bào);整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存;整個(gè)系統(tǒng)對(duì)礦井進(jìn)行24 h不間斷的監(jiān)測(cè)，并以曲線的形式呈現(xiàn)出來(lái)，便于工作人員分析;監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)目多，綜合性強(qiáng);系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，查詢方便，便于輸出;報(bào)警時(shí)具有短信群發(fā)功能。

對(duì)于井上以及井下的報(bào)警模塊，KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了非常先進(jìn)的技術(shù)，客戶端能夠及時(shí)的對(duì)緊急情況進(jìn)行自動(dòng)的報(bào)警并且會(huì)記錄下儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)內(nèi)容。在對(duì)礦井進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)時(shí)，該系統(tǒng)利用多種傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并能夠有效的排除其他設(shè)備的干擾以及認(rèn)為的記錄誤差，每個(gè)通信的分站都可以隨時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否存在異常。

下面簡(jiǎn)單介紹井下的系統(tǒng)功能，KJ653頂板動(dòng)態(tài)(無(wú)線)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)井下部分包括:本安型分站、頂板離層監(jiān)測(cè)傳感器、錨桿/錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器、鉆孔應(yīng)力傳感器以及系統(tǒng)供電電源等。井下部分采用兩級(jí)隔離485總線，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

4 典型應(yīng)用案例

該系統(tǒng)在某礦井中得到了應(yīng)用，并起到了重要的作用。在2006年6月24日，該系統(tǒng)加測(cè)到顯示出10個(gè)頂板離層儀曲線出現(xiàn)異常，且變化值有增大的趨勢(shì)，部分頂板的離層量已經(jīng)超過(guò)允許值。此時(shí)，礦井安全負(fù)責(zé)人員立即下達(dá)停止生產(chǎn)，全部撤離的命令，并調(diào)取監(jiān)控圖像，經(jīng)查，目標(biāo)開(kāi)采面上半部分的選定面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)限定值，實(shí)際開(kāi)采工作面下部多進(jìn)量達(dá)9 m，整個(gè)開(kāi)采面形成了約為6°的仰斜面。于是，相關(guān)人員立即采取支護(hù)措施，從而避免了礦井事故的發(fā)生［2］。

5 結(jié)語(yǔ)

KJ216頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效的預(yù)防礦井頂板事故的發(fā)生，技術(shù)人員通過(guò)分析該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以即時(shí)掌握井下頂板的支護(hù)情況，從而地面的控制。礦井下部也可以顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，該系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒工人迅速撤離，保證工人的生命安全。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，工作人員可以定期調(diào)取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于礦井的安全生產(chǎn)進(jìn)行總結(jié)分析。

［1］ 游青山．基于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)子站的頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］．煤炭工程，2013(7):94－96．

［2］ 劉 鋒，王新豐，邱 辰，等．綜采工作面壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］．煤炭技術(shù)，2014(6):248－250．