KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统在桑树坪煤矿的应用

【摘 要】 为了确保安全生产和进一步优化支护参数，根据我矿实际情况，对所采煤层巷道顶板进行了在线监测。顶板离层监测计算机系统的应用为我矿2#、3#、11#煤的支护选择提供了科学依据，为巷道掘进施工提供了一定的安全保障。

【关键词】 顶板离层报警；计算机监测系统；巷道掘进；优化支护

1 概况

桑树坪煤矿为煤与瓦斯突出矿井，随着开采深度的加大，主采煤层3#煤层瓦斯对矿井生产接续和安全生产的制约尤为突出，为了确保生产的正常接续，为安全生产提供科学的管理依据，我们现采取开采其解放层2# 煤层方法加以治理，一方面是利用2# 煤层的掘进巷道作为3#煤层瓦斯尾巷；另一方面是通过2#煤工作面的采动影响3#煤层顶板裂隙发育，以释放瓦斯。尽管我们在1978-1981年4年期间先后开掘过6个2# 煤工作面，也积累了一些矿压资料，但因此，如何获取更科学、更准确的矿压资料，以进一步优化2# 煤支护参数，提高2# 煤的掘进速度，加大回采采动对3#煤层顶板的影响，足进3#煤层顶板裂隙发育，以达到开掘目的，就成为当务之急。

另外，随着平二采区11#煤的开采，由于对11#煤顶板矿压显现规律尚无准确的资料，在支护设计方面还没有确切的依据，因此对11#煤的顶板在线监测，确定11#煤合理的支护参数迫在眉睫。

2 KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统简介

KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统是用于煤矿巷道顶板离层运动及液压支架受力下沉计算机在线测量系统。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顶板离层和液压支架受力下沉自动监测和分析。系统可容纳8个测区，255个测点（传感器），该系统可实现全矿井顶板及液压支架动态监测网络。

KJD25Ⅰ顶板动态监测系统采用了井上和井下两级系统结构，井上部分包括接收主机和监测服务器；井下部分包括通讯主站、数据通讯分站、监测报警传感器和电源组成。每个通讯分站可管理一个测区的多个监测点，地面通讯主机可连接1-8个井下通讯主站。井下系统采用RS458总线结构，每个通讯分站最大可连接1-64个监测传感器，可组成全矿井的顶板监测网络。井下通讯主站可通过电话线路与井上的监测主机连接，监测主机连接监测服务器（工业PC），监测服务器接入矿井局域网，局域网各计算机均可通过网络随时查看所有监测数据。该系统的监测分析软件采用了SQLsever数据库和BS结构，支持局域网访问模式。

3 KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统在我矿的应用

3.1 KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统安装情况

我矿KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统从12月3日着手先后在4217、3208、4219三个2#工作面和2113 11#工作面进行安装其中，4217工作面共安装28台；3208工作面共安装44台；2113工作面共安装29台；试运行近6个月后，于次年6月10日经局各业务处室联合验收，达到预想效果，各项性能正常，指标达到要求。

3.2 运行效果及数据处理：

通过计算机在线监测，地面工作人员随时可以查看井下各监测点顶板下沉情况，并对顶板下沉数据曲线进行打印，每天及时将监测信息反馈给有关单位领导。对于顶板下沉速度快、下沉量达报警值50mm以上的地段，我们可以立即对该段巷道进行加固处理，以避免冒顶事故的发生。7月5日7点30分，工作人员发现4217回顺139号测点顶板下沉速度快，下沉量达65mm，而且曲线不断上升，安排监测人员下井查看，发现该测点向前约20m有一压梁构造，该处煤体片帮严重，顶板裂缝，有零星落矸现象，判断该处顶板下沉量大，有冒顶趋势，于是矿生产部门安排在该处背棚加固，避免了一场冒顶事故。下面通过一个监测点的数据曲线进行分析说明：测点名称：65号点；测点位置：第二测区，2113工作面；监测时间： 9月23日0点-24点。

数据分析：该点从安装至9月23日零时前，顶板下沉量一直为0，从23日0点顶板开始逐渐下沉，曲线上升；至7点45分下沉量达到20mm时不再下沉，从7点45分至12点20分一直稳定，曲线水平；到12点20分时由于停电，监测中断，13点10分通电后监测正常，顶板下沉曲线仍保持原来的状态，为一水平线。次日，矿压观测人员下井对该点进行查看，该点距2113运输巷掌子头约150m，前后10范围顶板有细小裂缝，两帮煤体无外鼓现象，锚网梁支护基本完好，判断该处巷道顶板受力基本稳定。

我矿自顶板离层监测计算机系统安装以来，在监测区域内的所有巷道，无一起冒顶事故发生。由于我矿2#煤、11#煤顶板不稳定，局部有构造，顶板离层监测计算机系统的应用为我矿2#煤、11#支护参数的选择提供了科学依据，为巷道掘进施工提供了一定的安全保障；自从顶板离层监测计算机系统安装以来，我矿根据监测结果分析，将11#煤巷道锚杆间排距由原来的0.8*0.8m改为0.9*0.9m，节省了大量支护费用。同时，顶板离层自动监测系统避免了以往人员监测误差大、精度低、测表易损坏的的缺点，减轻了矿压观测人员的劳动强度，提高了矿压观测的精确度。可以说顶板离层自动监测系统的应用是传统矿压观测的一次革命。

3.3 安装中应注意的事项

3.3.1 电源的选择

我们选用的电源为KDW22型的，不是KDW28型的长延时电源，它最多可接25个传感器，当我们连接的传感器数目在其附近值时，我必须测定第23、24或第26个传感器的上位电压，如果低于6伏，必须补加一个电源，否测以后连接的传感器不会正常工作。另外，在补加电源时，补加电源的必须与上位传感器的电源线断开，防止电压上传，影响上位传感器的正常工作。

3.3.2 传感器的安装及编码

固定卡安装在顶板钻孔中，当顶板岩层产生离层时，固定卡牵引钢丝绳运动，带动尺条一起运动，尺条通过与之相连接的齿轮将直线位移转换为角位移，再通过角位移传感器输出成线性关系的电压信号。内置单片机将电压信号转换后经总线输出。

3.3.3 计算机自动监测系统使用中经常会出现故障而监测中断。

停电、电脑人为原因损坏、井下监测线路人为破坏等。要求我们必须加强监测系统的管理，要有经过专门培训的矿压观测人员及时排除各种故障，以保证检测系统的正常持续监测。

4 结论

通过KJD25Ⅰ顶板离层报警计算机监测系统在我矿的安装及试运行的整个过程，我们发现该系统的应用是成功的，主要表现在以下几方面：

（1） 系统的结构简单便于作业人员的掌握、操作和维修。 系统的软件的程序明了，便于应用单位数据的观测和分析。系统内部本身故障小，可以长时间的正常运行，而且监测数据可长期保存，以备后期查用。系统测定的数据科学、误差小，通过顶板运移曲线图，便于分析顶板的运移情况。

（2）由于我矿2#、3#、11#煤顶板不稳定，局部有构造，顶板离层监测计算机系统的应用为我矿2#煤、11#支护参数的选择提供了科学依据，为巷道掘进施工提供了一定的安全保障；自从顶板离层监测计算机系统安装以来，我矿根据监测结果分析，及时更改支护参数，将11#煤巷道锚杆间排距由原来的0.8*0.8m改为0.9*0.9m。11#煤巷道按年进尺4000m计，支护费用可节省16万元。

（3）顶板离层自动监测系统系统监测精度达0.1mm，通过该系统的应用避免了以往人员监测误差大、精度底、测表易损坏的的缺点，减轻了矿压观测人员的劳动强度，提高了矿压观测的精确度。可以说顶板离层自动监测系统的应用是传统矿压观测的一次革命。

作者简介：韩庆福，男，（1971-），本科，现任韩城矿业有限公司桑树坪煤矿安监副总

（作者单位：陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿）