中圖分類號：TD326        文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

 1 目的及意義

      塔山礦井1070皮帶大巷沿3#~5#合并層下部留頂煤掘進(jìn)該煤層為特厚煤層，煤厚1.63m~29.21m，平均為15.72m。煤層受巖漿巖的影響，造成上部出現(xiàn)一層2m~4m的硅化變質(zhì)煤帶，給掘進(jìn)及回采管理帶來不利影響。沿特厚煤層掘進(jìn)巷道在同煤集團(tuán)公司尚屬首次，根據(jù)盤道回風(fēng)聯(lián)絡(luò)大巷的掘進(jìn)情況，巷道頂板易脫落，片幫煤較嚴(yán)重煤層的構(gòu)造復(fù)雜。從技術(shù)角度來看，一是不能準(zhǔn)確掌握巷道頂板活動規(guī)律，二是不能準(zhǔn)確掌握支護(hù)方式狀況，從而無法選擇科學(xué)、合理經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)方式，只憑經(jīng)驗(yàn)，使得巷道之間出現(xiàn)離層、漏頂、下沉、片幫、底鼓等現(xiàn)象，安全隱患極大。由山東省科技大學(xué)智能工程研究所與山東省泰安使尤洛卡自動化儀表有限公司共同研制的巷道頂板壓力智能監(jiān)測及報警系統(tǒng)，不僅可以測量巷道頂板下沉速度和下沉量，繪制下沉頂板曲線圖，還可以測出巷道圍巖揭露后支護(hù)前后的應(yīng)力分布狀況，分析支護(hù)效果，另外，該系統(tǒng)兼有報警功能，能根據(jù)設(shè)置的報警值，及時改變掘進(jìn)及支護(hù)手段。

2、系統(tǒng)的技術(shù)路線及主要技術(shù)特征

2.1  技術(shù)路線

      該監(jiān)測系統(tǒng)包括兩個方面的內(nèi)容，一是頂板壓力智能監(jiān)測報警系統(tǒng)，二是錨桿應(yīng)力容耦合測量技術(shù)，非接觸測量，具有很強(qiáng)的防水和抗干擾能力，適應(yīng)井下環(huán)境使用。我們在巷道頂板安裝兩類傳感器，并通過線路傳感器數(shù)據(jù)收集到監(jiān)測分站，然后由人工攜帶采集器將井下監(jiān)測分站的數(shù)據(jù)采集到地面（監(jiān)測數(shù)據(jù)具有后備保護(hù)功能，短電或換電池時不會丟失已采集儲存的數(shù)據(jù)，采集周期為1d-7d），通過適配器輸入到微機(jī)中，對數(shù)據(jù)加以整理，得出頂板下沉數(shù)值及錨桿應(yīng)力分布數(shù)值，并繪制出下沉曲線圖，再經(jīng)分析，得出頂板活動規(guī)律，指導(dǎo)掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)。

2.2主要技術(shù)指標(biāo)

  （1）傳感器（KBJ-S）傳感器分辯率為±0.01mm；測量范圍為0m~15m；傳感器量程為160mm；傳感器測量點(diǎn)數(shù)為2；電源為分站提供，5v，1.5mA；防爆形式為本安EXIBL。

  （2）監(jiān)測分機(jī)（KBJ-M）。通道數(shù)為1-4；顯示分辨率為0.1mm；通訊方式為RS-485接口1200BPS，（紅外無線）2400BPS，顯示為LCD20★4EL背光；電源為DC6V；防爆形式為本安EXIBL。

  （3）錨桿應(yīng)力傳感器（MLS-200）。量程為0kN-250kN；精度為2.5%；電源為DC5V。

  （4）測力錨桿（CM-1）。檢測點(diǎn)數(shù)為5點(diǎn)；量程為0kN-250kN；精度為2.5%，DC5。

  （5）監(jiān)測分機(jī)（KBJ-60111-1J）。通道數(shù)為1-4；記錄周期為10min~240min；顯示方式為LCD20★4；防爆形式為EXIBL，本質(zhì)安全型；電源為DC6。$Page_Split$

 

3實(shí)施方案

      塔山礦井1070皮帶大巷全長2400m，反掘970m煤巷 與主平峒巖巷貫通。該巷是塔山礦井所掘第一條煤層大巷，為了掌握巷道圍巖和煤層的活動規(guī)律，在掘進(jìn)時安裝使用系統(tǒng)比較合適。

3.1地質(zhì)條件

    3^#~5^#煤層 在一、二盤曲內(nèi)穩(wěn)定可采，是合并層，厚度1.63m-29.21m，平均為15.72m巖漿巖破壞后，煤層一般可采厚度變?yōu)槠骄?/span>9.65m。煤層含夾矸6~11層，層厚一般為0.2m~3m，最大0.6m，平均總厚2m，夾矸巖性多為中硬以下的砂質(zhì)、高領(lǐng)質(zhì)、碳質(zhì)泥巖，含矸率2%~33%，疲倦為14%，灰分較高，煤層硬度中等以下。區(qū)內(nèi)煤層瓦斯含量低，發(fā)火期6~12個月，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層傾角多在5°以內(nèi)。

3.2安排時間

      1070皮帶大巷線路較長，可實(shí)現(xiàn)階段性及周期性監(jiān)測兩個目標(biāo)，通過監(jiān)測系統(tǒng)隨工作面的不斷推進(jìn)而繼續(xù)，得出監(jiān)測資料，可隨時做出掘進(jìn)作業(yè)及支護(hù)方式的調(diào)整。巷道全部掘進(jìn)后，將全過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)整理分析，可以得出周期性的結(jié)論。

3.4主要監(jiān)測項(xiàng)目

    （1）巷道頂板的下沉速度及下沉量。

    （2）當(dāng)頂板下沉量達(dá)到設(shè)定數(shù)值時，自動報警。

    （3）通過對頂板下沉數(shù)值的收集，繪制出巷道頂板下沉曲線圖。

    （4）通過測力錨桿，測量巖層內(nèi)部不同深度對錨桿的作用力。

    （5）安裝錨桿應(yīng)力傳感器，測量錨桿端部軸向力。

3.5主要監(jiān)測項(xiàng)目

      頂板離層監(jiān)測報警及錨桿及應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、采集器、適配器、微機(jī)組成。

                表1系統(tǒng)投資估算

序號	名稱	型號	單位	配置	單位/元	備注
1	監(jiān)測分機(jī)（帶報警）	KBJ-M	臺	10	6000	帶一組電池
2	傳感器	KBJ-S	臺	40	1100	兩測點(diǎn)
3	數(shù)據(jù)采集器	KBJ-60□-2	臺	2	4000	頂板
4	通訊適配器	KBJ-60-3□	臺	1	3500
5	本安電源	KBH-1	臺	2	3500
6	信號電源		m	1800	3
7	數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)		套	1	25000
8	監(jiān)測分機(jī)	KBJ-60□-U	臺	10	7200	帶一組電池
9	應(yīng)力傳感器	MLS-200	臺	30	650
10	測力錨桿	CM-1	根	10	950
11	數(shù)據(jù)采集器	KBJ-60□-U	臺	2	4000	錨桿
總算					253500

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