竹林山矿巷道及工作面工作阻力观测施工方案101212.docx

竹林山煤矿巷道及工作面KJ21矿压在线监测系统设计方案天地科技股份有限公司2010年12月13日目录1矿压监测意义及目的-1-2KJ21矿压监测系统简介-1-3监测系统特色-3-3.1 KJ21矿压监测系统优点：-3-3.2 同类产品比较汇总-4-4竹林山煤矿矿压监测系统安装方案-4-4.1 支架工作阻力在线监测系统测站布置-5-4.2 煤体应力监测子系统测点布置-6-4.3 顶板离层监测子系统测点布置-6-4.4 锚杆（索）受力监测子系统测点布置-6-4.5 软件安装-6-5工程施工方法-8-5.1 安装支架压力记录仪-8-5.2 安装钻孔应力计-8-5.3 安装围岩移动传感器-9-5.4 安装锚杆（索）测力计-10-5.5 工程计划施工进度-10-6项目设备清单-11-7软件处理数据的简单介绍-13-1矿压监测意义及目的顶板灾害是煤矿五大灾害之一。据统计，2005年全国煤矿共发生顶板事故1805起，占总数的55%,居第一位，死亡2058人，占全国煤矿总数的34.7%,仅次于瓦斯灾害，居第二位。预测预防顶板灾害已成为我国煤矿生产中必不可少的环节之一。矿压观测能够第一时间掌握井下实际情况，便于做到防范于未然。长期进行矿压观测，分析矿压显现规律，可以较准确地预测预报顶板灾害。因此，矿压观测是煤矿生产过程中必不可少的工作之一。根据煤矿安全规程规定，矿压观测主要内容包括支架工作阻力，顶板离层量观测，锚杆（索）受力，煤体应力。根据观测方式的不同，可以分为两种观测方式，一是人工采集，即矿压观测人员定期到井下采集数据，上井后传入计算机，采用专用软件进行分析；二是在线传输，即在地面可以直接看到井下传感器数据。随着我国计算机水平和传感器技术的不断发展，目前矿压监测系统主要采用在线监测，与采集式系统相比，在线观测拥有显著的优点：（1）矿压观测人员不需要每天下井采集数据，观测效率高；（2）地面人员能实时掌握井下支架受力情况，及时预报顶板来压情况；结合实际情况，采用天地科技股份有限公司研制的KJ21型矿压监测系统监测综放工作面支架工作阻力及支架的适应性，为后续安全生产提供理论依据。2KJ21矿压监测系统简介KJ21矿压监测系统是一套功能齐全、可扩展的监测系统，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）载荷和巷道变形量。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。该系统是煤炭科学研究总院开采设计研究分院多年来矿山压力及岩层控制研究成果的积累与升华。系统中的应力(压力)传感器采用振弦式原理，工作性能稳定，长期测量不漂移、不失真，适合煤矿井下恶劣环境使用。系统软件如图2所示，能够自动分析初撑力、末阻力、推进度及来压步距，自动生成矿压报表及报告，其独特功能国内首创，己巾请软件著作权。Internet远程客户局域网®l司.SV总工办调度热备份主机摹统主机地面井下现场总线支奖压力记录权人员接收分站2储杆(索)濠力计一九多点应力U顶极各功健位移计钻孔应力计压力计现场总妓以太环网现场总线.钢弦记录仪图1监测系统结构系统技术指标：(1)防爆标志：ExibI(2)量程支架压力记录仪：060MPa钻孔应力计：030MPa锚杆(索)测力计：0280kN围岩移动传感器：0400mm(3)分辨率支架压力记录仪：0.01MPa钻孔应力计：0.1MPa锚杆(索)测力计：O.lkN围岩移动传感器：Imm(4)数据传输速率：2400bps(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：WindOWS982000meXPViSta系统(7)能够直接生成矿压报表，可与局域网，Internet相联J实时数据支架I顶板多功能位移计圜实时图表恒域名称传感器名称时间前柱压力值/Mpa前柱运行状态后柱压力值ZMPa后柱运行状态整架压力值/KN国实时却据J历史数据5141512009-11-615:59:14|122|低于报警值下限2L79一正常365180h+11拓叼152009-11-615:59:131Z8816.15正常I5646.10臼历史数据周单传感器实测数据L252009-11-615:59:123.28低于报警值下限1.28低于报警值下限756.57昌雪鬻F实测数据I352009-11-615:59:1115.97正常15.87正常|5282.75B历史曲线国支架受力曲线452009-11-615:59:10|0.92低于报警值下限22.05|正常3811.08鳖暨戮普552009-11-615:59:0929.15正常31.5正常10062.77支架数据分析国初撑力分析I|_652009-11-615:59:0825.45|正常|1.21慨于报警值下限4423.30国初撑力分析设置I752009-11-615:59:0631.01正常25.1正常|9309.51国推进度分析国周期来压分析I|_852009-11-615:59:051.7低于报警值下限13.98|正常2601.55国直方图分析952009-11-615:59:0431.79正常27.46正常|9830.49国支架循环末阻力曲线IlIITatlT圜支架加权阻力曲线1。5颂9-11-615:5叫32.93|正常23.28|正常9326.1。国日报表I|_1152009-11-615:59:0232.06|正常|30.62|正常10399.57。系统设置1252009-11-615:59:013.63低于报警值下限9.87正常2239.86国模块设置1352009-11-615:59:00163|0低于报警值下限2725.99圜区域设置IlIITm-r-l4dbe.国添加设备1452009-11-615:58:5915.6正常14.99正常5075.35国报警设备L1552009-11-615:59:22|18.75|正常|16.17|正常5793.76圜分站设置111652009-11-615:59:2111.23正常10.21正常3557.23A用户西壬里厂吕17I9Q.11.rt1SSQ7I11SIF常17fl5正常RQfr7FV完毕InternetB0f.£15:59I图2监测系统软件界面3监测系统特色3.1KJ21矿压监测系统优点：(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2-4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。（8）采用本公司独创的新型传感器采样模式，压力每变化0.1MPa记录一次数据，最短2s记录一次数据，能够准确记录支架降、移、升全过程，判断采煤循环数量；（9）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；（10）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。3.2同类产品比较汇总同类产品比较比较内容本公司产品同类其它产品传感器采样模式压力变化0.1MPa采样一次（可调），能够监测支架的整个动作过程定时采样较难监测支架的整个动作过程软件功能自动分析初撑力、末阻力、推进度、顶板来压步距。实测支架工作阻力曲线、最大工作阻力曲线等原始曲线售后服务有强大的科研后盾，帮助分析矿压显现规律，指导后续开采实践以销售产品为主，用户独立分析矿压数据4竹林山煤矿矿压监测系统安装方案竹林山煤矿之前没有系统的矿压观测资料，因此有必要对其进行详细的矿压观测，掌握坚硬顶板条件下工作面及巷道的矿压显现规律，预测、预报顶板来压情况，为工作面的安全、高效开采提供技术保障。现对我矿1306回采工作面及两顺槽、及1308备采两顺槽的矿压在线监测做出如下方案。4.1支架工作阻力在线监测系统测站布置为全方位监测1306工作面支架的工作阻力、初撑力与末阻力情况，研究1306工作面在回采、末采期间的来压步距及其强度，以指导我们的后续的安全生产实际。根据矿方的意向，针对支架压力记录仪测站进行了如下布置。1306工作面共100个支架，机头、机尾处各选1超前支架进行监测，从5#支架至95#支架，每间隔10架安装一台支架压力记录仪，在中间位置35#65#支架见加密布置，间隔5架布置一台支架压力记录仪。总共安装15台支架压力记录仪；每5台记录仪公用一台不间断电源,工作面共安装3台电源。具体安装位置如图3所示。支架压力记录仪位置：2#、5#、15#、25#、35#；40#,45#、50#、55#、60#；65#、75#、85#、95#、99#O电源位置：2#、40#、65#。矿用本安型中继器设置在1306运输顺槽口，由单独一台不间断电源供电。在运输顺槽口处信号接入电话线路。工作面及机头处电缆有钢丝保护套保护，支架压力记录仪固定在支架两斜梁中间。_i_网络算机II网络计算机I1306综放工作面及顺槽:¾控KJ21矿山压力在线监测系统布置图地面O皮带巷O轨道巷4.2 煤体应力监测子系统测点布置利用钻孔应力计可以对采煤工作面超前支承压力、巷道侧向支承压力、分析煤体应力集中区域，研究冲击危险性区域，为巷道支护设计提供科学依据。1306回采工作面将要进入末采阶段，压力显现明显，应提前进行监测并制定措施。钻孔应力计测站布置如图3所示。工作面前方150m处安装1个测站，此测站包括8台钻孔应力计测点(钻孔应力计型号分别为2m、5m、8m、11m、14m、15m、16m、20m)o两顺槽共安装2台矿用本安型压力分站，2台隔爆兼本安电源，16台钻孔应力计。4.3 顶板离层监测子系统测点布置顶板离层情况的在线监测，可以井下实时显示各传感器运行状况及离层值，分析巷道矿压显现规律，为巷道支护设计提供依据。1308工作面是备采工作面，两顺槽长度100om左右，岩移动传感器测点布置如图4（八）所示。顺槽内间隔100m布置一个测点，每条顺槽共设置10个测点，1台分站。两顺槽共需要2台矿用本安型位移分站，2台隔爆兼本安电源，20台围岩移动传感器。4.4 锚杆(索)受力监测子系统测点布置锚杆工作阻力的在线监测