中圖分類(lèi)號(hào)：TD326 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(lái)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(pán)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(lái)看，一是不能準(zhǔn)確掌握巷道頂板活動(dòng)規(guī)律，二是不能準(zhǔn)確掌握支護(hù)方式狀況，從而無(wú)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(dòng)化儀表有限公司共同研制的巷道頂板壓力智能監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)，不僅可以測(cè)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(cè)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(bào)警功能，能根據(jù)設(shè)置的報(bào)警值，及時(shí)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(cè)系統(tǒng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是頂板壓力智能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，二是錨桿應(yīng)力容耦合測(cè)量技術(shù)，非接觸測(cè)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?cè)谙锏理敯灏惭b兩類(lèi)傳感器，并通過(guò)線路傳感器數(shù)據(jù)收集到監(jiān)測(cè)分站，然后由人工攜帶采集器將井下監(jiān)測(cè)分站的數(shù)據(jù)采集到地面（監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有后備保護(hù)功能，短電或換電池時(shí)不會(huì)丟失已采集儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，采集周期為1d-7d），通過(guò)適配器輸入到微機(jī)中，對(duì)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(dòng)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(cè)量范圍為0m~15m；傳感器量程為160mm；傳感器測(cè)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(cè)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(wú)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(cè)力錨桿（CM-1）。檢測(cè)點(diǎn)數(shù)為5點(diǎn)；量程為0kN-250kN；精度為2.5%，DC5。
（5）監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(dòng)規(guī)律，在掘進(jìn)時(shí)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(pán)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(gè)月，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層傾角多在5°以?xún)?nèi)。
3.2安排時(shí)間
1070皮帶大巷線路較長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)階段性及周期性監(jiān)測(cè)兩個(gè)目標(biāo)，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨工作面的不斷推進(jìn)而繼續(xù)，得出監(jiān)測(cè)資料，可隨時(shí)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(guò)程的監(jiān)測(cè)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(cè)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(shí)，自動(dòng)報(bào)警。
（3）通過(guò)對(duì)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(guò)測(cè)力錨桿，測(cè)量巖層內(nèi)部不同深度對(duì)錨桿的作用力。
（5）安裝錨桿應(yīng)力傳感器，測(cè)量錨桿端部軸向力。
3.5主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
頂板離層監(jiān)測(cè)報(bào)警及錨桿及應(yīng)力監(jiān)測(cè)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(hào) |
名稱(chēng) |
型號(hào) |
單位 |
配置 |
單位/元 |
備注 |
|
1 |
監(jiān)測(cè)分機(jī)（帶報(bào)警） |
KBJ-M |
臺(tái) |
10 |
6000 |
帶一組電池 |
|
2 |
傳感器 |
KBJ-S |
臺(tái) |
40 |
1100 |
兩測(cè)點(diǎn) |
|
3 |
數(shù)據(jù)采集器 |
KBJ-60□-2 |
臺(tái) |
2 |
4000 |
頂板 |
|
4 |
通訊適配器 |
KBJ-60-3□ |
臺(tái) |
1 |
3500 |
|
|
5 |
本安電源 |
KBH-1 |
臺(tái) |
2 |
3500 |
|
|
6 |
信號(hào)電源 |
|
m |
1800 |
3 |
|
|
7 |
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) |
|
套 |
1 |
25000 |
|
|
8 |
監(jiān)測(cè)分機(jī) |
KBJ-60□-U |
臺(tái) |
10 |
7200 |
帶一組電池 |
|
9 |
應(yīng)力傳感器 |
MLS-200 |
臺(tái) |
30 |
650 |
|
|
10 |
測(cè)力錨桿 |
CM-1 |
根 |
10 |
950 |
|
|
11 |
數(shù)據(jù)采集器 |
KBJ-60□-U |
臺(tái) |
2 |
4000 |
錨桿 |
|
總算 |
|
|
|
|
253500 |
|
