工作面顶板压力监测系统

工作面顶板压力监测系统

一、简述

采煤工作面矿山压力观测就是利用各种观测仪器或工具，对工作面及四周围岩的应力、顶底板变形与破坏、支柱压缩与载荷、煤壁片帮、支架变形与折损等宏观矿压显现量进行测量与记录，通过整理分析，从而掌握采煤工作面矿压显现规律，并以此指导生产。

二、矿山压力监测系统内容

（1）工作面液压支架工作阻力变化情况；

（2）工作面超前支承压力；

（3）巷道顶板离层观测；

（4）巷道两帮变形量与顶底板移近量；

（5）巷道锚杆受力状况监测。

3、系统说明

矿山压力监测系统是用于煤矿顶板工作阻力的计算机在线监测系统。系统将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境条件下对顶板的工作状况的自动监测和分析。

4、系统配置方案：

4.1该系统如作矿压观测为侧重点使用时，一般将工作面分为上中下三段进行监测，共为三个测站，距机头五架左右开始为上测站设置三个传感器，中测站安装四个传感器，下测站安装三个传感器。矿用本安型压力传感器安装在工作面综采支架的顶梁（掩护梁）下面，采用吊挂式安装，用10mm的高压油管将压力传感器上的传感器与支架立柱的高压腔连接，四柱式支架接前后立柱，两柱式支架接左右立柱。第三通道可选择连接前梁或平衡千斤顶，也可以不接。压力传感器的左右两侧有通讯插头与相邻压力传感器串联，工作面的上部到下部压力传感器可以按照由小到大或由大到小的编号顺序连接。

4.2信息传输接口与PC计算机通过RS-232（COM）连接，井上通讯插座与井下来的通讯线路连接好。

4.3主站安装在井下离工作面较近的地方，一般安装在移动控制台上。主站CAN通讯接口通过专用电缆与工作面的分站连接。将主站的光纤接口与井上通讯线路连接。

4.4分站安装在井下离工作面较近的地方。分站向下通讯接口线通过专用电缆与工作面的压力传感器连接，分站向上通讯接口线与主站CAN通讯接口连接。

5、系统连接示意图：

6、矿山压力监测系统综合功能

实时监测顶板的瞬时工作阻力。现场实时显示、井上传计算机显示（直方图、数据显示）。

监测支架初撑力、最大工作阻力显示。

监测仪表可设定高低压报警值，现场可闪烁报警。

监测数据远距离通讯。

监测仪表显示各测点的数据。

支持总线断线数据盒采集，数据多级备份

井下系统硬件故障显示。

系统在电网断电后保证正常工作2小时以上。

计算机软件实现了数据接收、原始曲线和数据查询、动态直方图显示，循环工作阻力自动识别和曲线报表综合处理，并具有报表、曲线打印输出功能。

7、系统主要技术指标

1.信息传输接口

1）显示方式液晶显示

2）通信方式

与PC计算机：RS2322400bps

与主站：单模光纤

3）通信距离单模光纤：最大传输距离为10km

4）存储容量512KB

5）电源AC220V

6）重量5kg

2.主站

1）显示方式液晶显示

2）通讯方式至信息传输接口：单模光纤

至分站CAN总线5kbps

3）通讯距离单模光纤最大传输距离为10km

CAN总线最大传输距离为2km

4）分站容量4个分站

5）供电电源DC18V

6）防爆型式矿用本质安全型“ExibI”

3.分站

1）显示方式液晶显示

2）通讯方式CAN总线5kbps

3）通讯距离最大传输距离为2km

4）仪表容量16个压力传感器

5）供电电源DC18V

6）防爆型式矿用本质安全型“ExibI”

4.压力传感器

1）显示方式液晶显示

2）通讯方式CAN总线5kbps

3）通讯距离最大传输距离为2km

4）测量通道数3

5）量程0——60MPa

6）准确度等级1级

7）电源DC18V

8）防爆型式矿用本质安全型“ExibI”

5.系统电缆参数

信息传输接口至主站的通讯最大传输距离为10km（传输介值：光纤或矿用电话线）。

分布电容：≤0.06μF/km

分布电感：≤0.8mH/km

主站到分站的通讯最大传输距离为2km；（传输介值：MHYBY1X4X1.0矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装阻燃聚氯乙烯护套通信电缆）

分布电容：≤0.06μF/km

分布电感：≤0.8mH/km

分站到压力传感器的通讯最大传输距离为2km；（传输介值：MHYBY1X4X1.0矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装阻燃聚氯乙烯护套通信电缆）

分布电容：≤0.06μF/km

分布电感：≤0.8mH/km

6.电源

a）井上采用UPS作为备用电源

b）井下采用矿用隔爆兼本安不间断电源供电（内含充电电池作为备用电源）：

本安输出电压：DC18V；

输入电压：AC127V；

本安输出电流：800mA；

电池规格及数量：CP1213.21.3Ah

矿用隔爆兼本安型；

防爆合格证号：2032130

煤安标志编号：20031809

c）电源远程本安最大供电距离为2km，当交流停电时应能提供2小时以上的供电。

8、测点布置及仪器安设

测区布置

综采（放）工作面测站布置方式：应根据观测内容确定，使测站情况对全工作面有代表性。一般采取均匀布置方式，沿工作面布置至少10条测线，每隔5架设一条测线。支架初撑力监测逐步实现每架设压力表。

也可以按照单体工作面的测站布置方式：一般可沿采场内设上、中、下3个测站。中部测站要设置2~3条侧线，观测项目要全，因为中部不受两端护巷煤柱的影响，其矿压显现具有代表性，是重点观测区。上、下测站设1~2条测线，上、下测站距平巷煤柱的距离应大于15m。

工作面矿山压力观测的测区布置如图所示。