礦壓在線監(jiān)測技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用與探討

0 引言

為了分析礦山壓力分布規(guī)律及變化規(guī)律，運用礦壓在線監(jiān)測技術(shù)實時不間斷的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)變化對礦山壓力變化的規(guī)律進行分析，以便為后期安全生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

1 概況

七號平峒東翼A505綜合機械化放頂煤工作面是東翼A5采區(qū)第五個綜采工作面，工作面布置在喇嘛廟河以東A5煤層中，工作面材料順槽、運輸順槽均沿煤層底板布置，材料順槽走向長度為750米，運輸順槽走向長度為735米，開切巷掘進平均坡度為10°20′，斜長118米（中對中）。工作面安裝ZF4400/17/33型基本架72架和ZFG4800/20/32 過渡架6架，ZY11620/20/35型端頭架2架、ZC30000/18/35型超前支架4組8架，為實時不間斷的監(jiān)測礦壓支架初撐力的變化，并根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)變化對礦山壓力變化的規(guī)律進行分析，以便為后期安全生產(chǎn)提供決策依據(jù)，綜采工作面安裝了礦壓在線監(jiān)測系統(tǒng)。

2 技術(shù)要求

①工作面內(nèi)各監(jiān)測站通過電纜傳遞數(shù)據(jù);建立的觀測區(qū)須能實時監(jiān)測工作面異常區(qū)域。②通過遙控器鍵盤對井下儀器進行查看、設(shè)置管理。③液壓支架在線監(jiān)測子系統(tǒng)必須具備監(jiān)測支架初撐力、工作阻力等數(shù)據(jù)。④圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測子系統(tǒng)必須具備監(jiān)測超前支撐壓力及影響范圍和回采期間側(cè)向支撐壓力分布等數(shù)據(jù)。⑤頂板離層在線監(jiān)測子系統(tǒng)必須具備監(jiān)測頂板活動的規(guī)律、礦山壓力變化等數(shù)據(jù)。⑥錨桿、錨索在線監(jiān)測子系統(tǒng)必須具備測定圍巖松動圈、錨桿、錨索承受應(yīng)力等數(shù)據(jù)。⑦地面軟件實時對當(dāng)前支柱的壓力值的變化作出三狀態(tài)預(yù)告：a正常區(qū)域;b警戒區(qū)域;c危險區(qū)域。⑧液壓支架在線監(jiān)測子系統(tǒng)量程為0～60MPa，系統(tǒng)精度不低于±1.5%F.S（全量程），分辯度（壓力）≤0.1MPa。⑨圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測子系統(tǒng)量程為0～25MPa，系統(tǒng)精度不低于±5%F.S（全量程），分辯度（壓力）≤0.1MPa。⑩錨桿、錨索在線監(jiān)測子系統(tǒng)量程為0～400kN，系統(tǒng)精度不低于±4%F.S（全量程），分辯度（壓力）≤0.1kN。■頂板離層在線監(jiān)測子系統(tǒng)量程為0～300mm，系統(tǒng)精度不低于±3.0%F.S（全量程），分辯度（壓力）≤1mm?！鰯?shù)據(jù)傳輸速率：≥2400bit/s?！隹偩€接口：RS485。■數(shù)據(jù)采集速率：≤4秒/點。■監(jiān)測系統(tǒng)地面主機監(jiān)控軟件可以將采集的數(shù)據(jù)整合，并按照礦井監(jiān)控中心要求格式（OPC功能）上傳至自動化平臺，用于集成發(fā)布與公司聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控軟件同時支持C/S或B/S架構(gòu);地面主機軟件要求對井下多條巷道和綜采工作面監(jiān)測子系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一管理。■監(jiān)測點間的數(shù)據(jù)連接線需有防拉斷措施?！雒颗_監(jiān)測儀器可以同時監(jiān)測兩個點變量?！雒總€分站需掛接大于等于32臺傳感器?！鲇^測區(qū)的設(shè)備、測點的布置、傳感器的安裝須滿足實時監(jiān)控整條巷道或工作面的要求?！?分站與測點間數(shù)據(jù)傳輸為電纜傳輸，傳輸距離在2000米以上?！龇终九c總站間數(shù)據(jù)傳輸為光纜傳輸，傳輸距離在20千米以上。

3 監(jiān)測內(nèi)容及預(yù)期目的

3.1 液壓支架在線監(jiān)測子系統(tǒng)通過液壓支架初撐力、工作阻力、循環(huán)末阻力和動載系數(shù)的日常監(jiān)測，可分析基本頂?shù)某醮魏椭芷趤韷翰骄?、分析液壓支架安全閥是否正?；蛑Ъ苁欠裥遁d、研究支架對頂板的支護強度，分析支架對頂板控制的適應(yīng)性，同時對支架支移質(zhì)量進行實時監(jiān)測，確保對頂板的有效控制，以便后期液壓支架的重新選型。

3.2 圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測子系統(tǒng)通過監(jiān)測超前支撐壓力及影響范圍和回采期間側(cè)向支撐壓力分布的日常監(jiān)測，可研究超前應(yīng)力寬度及長度，確定超前支護距離。

3.3 頂板離層在線監(jiān)測子系統(tǒng)通過監(jiān)測頂板活動的規(guī)律、礦山壓力變化的日常監(jiān)測，可分析、掌握頂板的運動規(guī)律，預(yù)測和預(yù)警危險的發(fā)生，通過頂板位移監(jiān)測儀監(jiān)測頂板離層位置、離層速度變化，對巷道穩(wěn)定性進行識別，對巷道所處的安全等級進行評價，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析巷道支護參數(shù)的合理性。

3.4 錨桿、錨索在線監(jiān)測子系統(tǒng)通過圍巖松動圈、錨桿、錨索承受應(yīng)力的日常監(jiān)測，可對支護狀態(tài)的有效等級進行評價，分析承受應(yīng)力強度及能力，以便確定、調(diào)整支護方式及支護參數(shù)。

4 系統(tǒng)設(shè)備使用環(huán)境條件

設(shè)備運行的環(huán)境條件（周邊環(huán)境）：

井下及地面

海拔高度：≤2000米;地震烈度：8度（設(shè)防）。

氣象條件：

海拔≤2000米;環(huán)境溫度-20℃～+40℃;

周圍空氣相對濕度不大于90%（+25℃）;

在有瓦斯、煤塵或其他爆炸性氣體環(huán)境礦井中。

5 采用標準和規(guī)范

GB/T 2887-2000 ?計算機場地通用規(guī)范;

GB 3836.1-2010 ?爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備通用要求;

GB 3836.2-2010 ?爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設(shè)備;

GB 3836.4-2010 ?爆炸性環(huán)境 第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護的設(shè)備;

GB/T 5080.1-1986 ?設(shè)備可靠性試驗總要求;

GB/T 10111-2008 ?隨機數(shù)的產(chǎn)生及其在產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢驗中的應(yīng)用程序;

AQ 6201-2006 ?煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求;

MT 286-92 ?煤礦通信、自動化產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法;

MT/T 772-1998 ?煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測試方法;

MT/T 899-2000 ?礦用信息傳輸裝置;

MT/T 1004-2006 ?煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件;

MT/T 1007-2006 ?礦用信息傳輸接口;

MT/T 1008-2006 ?煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求;

2012 《煤礦安全規(guī)程》。

綜上所述，在綜采工作面安裝礦壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時不間斷的監(jiān)測液壓支架初撐力的變化，通過對每天、每周、每季度的壓力變化數(shù)據(jù)的整理、分析，研究礦山壓力分布規(guī)律的變化以及周期來壓的變化情況，為下一步礦井對工作面周期來壓的預(yù)防以及頂板管理，提供科學(xué)的決策依據(jù)。

作者簡介：王峰，男，漢，1971年2月28日出生，畢業(yè)于新疆工業(yè)高等專科學(xué)校，助理工程師，目前是新疆烏蘇四棵樹煤炭有限責(zé)任公司七號平峒副總工。