KJ26矿山压力位移监测系统使用手册

1、KJ26矿山压力位移监测系统使用手册徐州惠顿矿业科技开发有限公司2015年7月15敬告：在您安装和使用本产品前，请仔细阅读本使用说明书！ 警告：非专业人员不得擅自开盖！ 维修时不得改变本安电路和与本安电路有关的元、器件的电气参数、规格和型号！ 本安关联产品不得随意与其它未经检验的设备连接！ 维修时应注意防止“失爆”（保护隔爆面；注意紧固件和注意引入装置里的橡胶密封圈）！目 录1.概述11.1系统用途及特点11.2 系统的型号、名称11.3系统可监测内容及监测目的11.4使用环境22.系统结构特征及功能32.1系统的组成32.2系统综合功能42.2.1 系统综合功能42.2.2 系统技术特点42

2、.3系统主要组成部分技术指标52.3.1地面中心站52.3.2矿用隔爆兼本质安全型电源箱52.3.3矿用本安分站KJ26-F62.3.4信息传输接口 KJ26-J62.3.5巷道离层、压力一体矿用本安型压力表YHY6062.3.6数据处理软件软件73.安装与使用73.1 接收主机（信息传输接口）73.2 电源的连接83.3 矿用本安分站83.5 测点布置及观测要求93.3.1 围岩深部位移观测93.3.2 锚杆（锚索）的受力监测103.3.3 巷道顶板压力监测113.3.4 顶板离层与裂隙发育监测123.3.5 煤层平面内应力分布规律134.监测人员的要求和职责141.概述 1.1系统用途及特

3、点KJ26矿山压力动态监测系统我公司与中国矿业大学矿压实验室自主研发的一套监测矿山压力监测系统，系统采用环行总线结构，可以结合传感器用于全矿井多类型矿压参数监测。系统以计算机网络为主体，兼容井下通讯电缆、光缆专线、以太网络多种数据传输模式。可以同时或独立监测参数包括：工作面支架作阻力检测、围岩离层运动检测、锚杆载荷应力检测、岩层（煤层）内部应力检测四个方面。它具有使用成本低廉，安装使用简便，通讯功能强，传感器精度高等特点，具有很好的实用推广性。1.2 系统的型号、名称系统名称：矿山压力监测系统 型 号： KJ 26 登记序号 矿用监测、控制系统或设备1.3系统可监测内容及监测目的（1）巷道表面

4、收敛规律。巷道表面收敛反映巷道表面位移的大小及巷道断面缩小程度，可以判断围岩的运动是否超过其安全最大允许值，是否影响巷道的正常使用。具体包括顶板下沉量及下沉速度、底鼓量及底鼓速度、实体煤侧巷帮移近量及移近速度、充填墙体的移近量及移近速度。表面收敛观测的仪器采用特制带平板短锚杆和激光测距仪。通过对巷道回采全过程围岩移近的观测，得出巷道变形全过程速度、变形曲线。（2）锚杆（锚索）的受力规律。锚杆（锚索）承受荷载测试试验是测试巷道支护后锚杆实际受力状态的一种原位测试方法，主要反映锚杆和承托岩石物件对围岩的实际锚固力，是锚杆支护软岩巷道观测的一项重要内容。锚杆（锚索）荷载观测的目的在于分析锚杆支护软岩

5、巷道在服务期间锚杆的荷载变化情况，观测锚杆工作状态，为调整和修改支护参数提供基础数据，具体确定巷道围岩的活动时期，稳定时期，从而有针对性地采取支护措施。（3）煤层平面内应力分布规律。煤层平面内的应力分布规律用于研究工作面回采时，前方煤壁、非回采侧煤柱、单体液压支柱的受力状况。应力分布规律可为超前支护的距离及强度提供科学合理的依据。并可用于判断超前采动压力及采后残余支承压力的大小及其峰值离工作面的距离。 （4）巷道深部围岩活动规律。巷道深部围岩活动规律分析的目的在于确定参与巷道围岩位移的范围及变化趋势，准确判断出巷道围岩零位移圈。观测的内容包括：顶板及非回采侧煤柱20m范围内的煤（岩）位移规律，

6、回采侧3m范围内的煤（岩）位移规律，底板6m范围内的煤（岩）位移规律。通过巷道深部围岩的顶板岩层离层、裂隙发育观测。可掌握顶板活动规律和裂隙发展发育情况，研究基于锚杆的支护体的结构稳定规律，判断顶板锚固区内、外围岩的离层情况以及锚杆支护参数的合理性。巷道围岩深部活动规律分析的观测仪器主要为多点位移计、钢钎等。通过以上四项矿压监测结果进行分析，研究得出超前支承压力的分布规律和影响范围，为端头支护的形式选择、超前支护距离及支护强度及支护形式提供科学依据。同时，对墙体的载荷及变形进行监测，评价墙体对留巷的适应性，为墙体尺寸的优化和充填材料的改进提供依据。1.4使用环境1.4.1 系统中用于机房、调度

7、室的设备，应能在下列条件下正常工作：a ）环境温度： 1530； b ）相对湿度： 40%70%；c ）温度变化率：小于 10 /h ，且不得结露；d ）大气压力： 80kPa106kPa； e ）GB/T2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。1.2.2 除有关标准另有规定外，系统中用于煤矿井下的设备应在下列条件下正常工作：a ）环境温度：040；b ）平均相对湿度：不大于 95 %（+ 25）； c ）大气压力： 80kPa106kPa； d ）有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。2.系统结构特征及功能2.1系统的组成 综合数据监测系统主要由地面中

8、心站监控主机和软件、KJ26-J信息传输接口、通讯电缆、矿用隔爆兼本质安全型电源箱、KJ26-F井下矿用本安分站、YHY60 GPD60矿用本安型数字压力计、GUD200矿用本安型位移传感器及防雷栅等单元构成。监测系统分井下和井上两大部分，如图2.1所示。监测测系统有4个不同监测功能的子系统组成。4个监测子系统从功能上加以区分，硬件结构使用统一的总线地址编码，系统的实际布置上分站可以混合排列，监测服务器通过通讯协议区分数据类型。井上检测服务器（计算机）可接入矿区局域网络，支持网络在线监测和信息共享。图2.1 KJ26 矿山压力监测系统组成示意图监控软件对数据进行处理、显示并进行打印，信息传输接

9、口通过RS232接口与监控主机相连接；电源箱为井下监控基站提供本质安全型电源；井下具有矿用本安分站进行双向通讯，并将采集到的数据进行处理后通过传输线路上传到地面中心站；监测数据通过矿用本安型数字压力计传送至矿用本安分站。系统配置表见表2.1。 表2.1 KJ26型矿山压力监测系统设备配置表序号名称规格型号防爆型式防爆证号安标证号生产厂家安装地点1矿用本安兼隔爆型电源KDW-127/12V井下2矿用本安型分站KJ26-F井下3信息传输接口KJ26-J井上4矿用本安型压力表YHY60井下5矿用本安型位移传感器GUD200井下6压力传感器GPD60井下7通讯线HYVP2*2*7/0.37井下8接线盒

10、JHH-39电源线MYQ-0.3/0.5kv 4*1.510地面系统主机（计算机）井上11UPS电源井上12打印机井上2.2系统综合功能2.2.1 系统综合功能KJ26矿山压力监测系统可以实现以下功能：（1）井上计算机动态模拟显示监测参数、报警；（2）现场数据显示和报警；（3）数据可以传输至工作面两端的巷道矿用本安分站，再由电话线传输到地面；（4）监测数据综合专业化分析；曲线显示、分析；自动记录存储；（5）历史数据查询及报表输出；（6）局、矿顶板动态监测网络功能；2.2.2 系统技术特点KJ26矿山压力监测系统具有以下技术特点：（1）该系统支持多个子系统和多元矿压参数监测，系统支持最多达16个

11、独立采区（测区）的矿压监测，每个测区内可兼容工作阻力、顶板离层、围岩应力、锚杆支护应力、钻孔应力计多元参数监测。系统容量达65536个测点。（2）系统根据采场条件采用了两级总线设计，总线之间完全隔离，工作面和巷道移动数据采用无线采集传输；固定数据采用有线传输（3）智能一体化监测传感器，微处理器控制，具有现场独立报警设置功能，电池供电，超低功耗设计，可连续工作半年以上。（4）监测传感器内置无线传输模块，可实现工作面现场无线数据传输，使用方便，减少现场维护量。2.3系统主要组成部分技术指标2.3.1地面中心站a）工业计算机： b）激光打印机： c）信息传输接口 d）操 作 系统：Windows X

12、P；e）数 据 库：Microsoft Office Access 2003；f）监控软件； g）地面监控主机应能保存一年以上的监测数据。h）防雷器 2.3.2矿用隔爆兼本质安全型电源箱为井下基站及其传感器提供本安电源，具有两路本地断电功能及备用电池供电功能。当交流电源停电时，后备电池可使基站连续工作2小时以上，单独维持人员定位系统单个基站可达10小时以上。（1）防爆形式：矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为ExdibI；（2）具有本安电源、备用电源及断电器三大功能；（3）可提供1路12V、直流本安电源；（4）保护措施完善，输出电压稳定；（5）AC127V、电压等级输入；（6）采用先进的开关电源二

13、次稳压，效率高且适应电压范围宽。 2.3.3矿用本安分站KJ26-F该设备具有多通道、多制式的信号采集和通讯功能，能及时将监测到的各种环境参数、生产状态、实时传送给地面中心站。装在井下工作面与巷道交叉口，可随时根据采动需要调整安装位置与有线（无线）数字压力计进行双向通讯，分站根据其信号确定其具体位置。它既可接收井上下达的命令数据，也可主动向地面中心站发送采集数据信号。 （同时可以用采集器采集数据。）（1）低功耗设计，具备报警和通讯状态指示功能。（2）抗干扰能力强，可靠性高，体积小、重量轻；（3）收发频率：2.4G（此指标仅指无线传输方式收发频率）；（4）免维护使用1年以上；（5）防护等级：IP

14、54；（6）防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志为ExibI（150）。2.3.4信息传输接口 KJ26-J 该设备安装于地面调度室，实现485和RS232之间的信号转换。具备电源、工作状态指示功能，接收井下基站发来的485通讯信号，并将该信号解调成RS-232C信号传送给计算机，将地面计算机输出的RS-232C信号经调制发送给井下基站。实现井上非本安通信信号与井下本安通信信号之间的电气隔离。（1）传输速率：9600bps；（2）传输方式：二线制无极性，无主对等通讯；（3） 信息传输接口 与主机通讯：RS232；4最大通讯距离： 10Km 。 2.3.5巷道离层、压力一体矿用本安型压力表YHY6

15、0目前矿井巷道监测仪表都是分体式、独立监测锚杆、锚索、顶板离层，由于分体、独立检测仪表成本高，安装繁琐，我公司最新研制的“三合一 ”监测仪，既节约成本，安装调试简便，数据同步显示。可以实时反映巷道顶板压力、锚杆锚索受力与顶板离层之间的数量关系，为矿井巷道的顶板管理提供详实的可靠的监测数据。 2.3.6数据处理软件软件对数据进行处理、显示并进行打印 ，通过RS232接口与监控主机相连接 3.安装与使用3.1 接收主机（信息传输接口）图3.1 接收主机（信息传输接口）连接示意图1） 信息传输接口信息传输接口采用AC220V交流适配器转12V电源供电，监测过程中必须保证供电的连续性。在供电质量不好或

16、经常停电的使用环境，可考虑前面连接UPS长延时电源。2）安装信息传输接口与PC计算机通过RS-232（COM）连接，注意连接电缆应在接口和计算机不开电源的状态下进行。井下通讯插座与井下来的通讯线路连接。3）操作打开电源，信息传输接口即进入运行状态。 3.2 电源的连接 KDW-127/12V电源的接线请参照该电源的使用说明书进行。 系统使用的电源型号为KDW-127/12V隔爆兼本安型电源，若使用同一等级的防爆电源供电时，须经过本公司同意后方可使用。KDW-127/12V电源输入电压应选127V，用户在使用前首先确认输入电源的电压等级是否与防爆电源相符。 3.3 矿用本安分站 矿用本安分站是用

17、于煤矿井下的集中通讯控制装置，根据井下工作面的布置情况，可选择 1 台或多台矿用本安分站，例如：井下的测区相对集中，多个测区监测系统可通过一台矿用本安分站传输到井上的信息传输接口。如果测区间距离较远，专门敷设通讯线路不方便，可以使用各自独立的的矿用本安分站将数据发送井上信息传输接口。 注：每台矿用本安分站使用一条独立的向井上传送的通讯线路（一对电话线或一芯光缆），使用以太网络时占用1个IP。1）矿用本安型分站连接注：本安型压力表为巷道压力、锚杆（锚索）载荷、顶板离层多通道一体机。图3.2 矿用本安分站连接示意图2）矿用本安分站安装 矿用本安分站采用固定式安装，安装时应避开强振动源和淋水处。用电

18、缆将上位通讯和下位通讯电缆连接好，确认正确后再将12V电源插头接入，在接入电源前一定要检查电源的输出极性和输出电压。本安分站负责一个测区一个功能子系统数据采集和通讯，本安分站的下位机为监测分站或一体化监测传感器，下位总线采用RS485总线，下位总线最大可负载 64 个站点（本安型分站或传感器）。3）通电运行4） 本安型分站的设置 巡测不同的传感器分站的设置内容和方法也略有不用，请参照后面各功能子系统得使用说明进行。3.5 测点布置及观测要求3.3.1 围岩深部位移观测 （1）围岩深部多点位移测站安装综合测站的安装方法如图3.3所示，于表面位移测站附近布置多点位移测站，为了满足数据的对比分析，应

19、保证多点位移测站相距表面位移测站不超过2m。图3.3 围岩深部多点位移测站布置平面图 （2）围岩深部多点位移测站布置要求及技术参数巷道深部围岩活动规律的监测主要采用多点位移计，其布置如图所示。每个多点位移计的基点数均2个，顶板上方多点位移计长度为8m，各基点间距4m。3.3.2 锚杆（锚索）的受力监测（1）利用掘巷期间的锚杆（锚索）受力监测站锚杆（锚索）的受力监测主要采用巷道掘进时布置的锚杆（锚索）测力计，观测频度与表面收敛相同。如以前布置的测力计失效，可重新施工锚杆（锚索），安装测力计进行观测。（2）补强加强支护锚索的受力检测对于补强加强支护锚索的受力检测，基本要求如下：1）监测器材。针对锚

20、索受力状态的监测采用图3.4所示测力计，量程0300KN的仪表，安装前应记录拉力原始值。2）安装位置及数量：共设26个测站，每个测站布置间隔 50m。 图3.4测力计（液压枕）位移计产品示意图 （3） 安装方法：测力计的安装位置应位于槽钢或大托盘与锚索小托盘之间。压力计内外侧分别放上一块平托盘，压力计必须有一定初始值。图3.5液压枕安装示意图（4） 安装时间及质量要求：测力计应在非回采帮及顶板补强锚索处支护安装。锚索钻孔平直，压力计与钢带及托盘受力均匀，表盘的位置应便于观测。（5） 数据记录与整理分析：观测频度同巷道表面位移观测，观测结果记录表如表3.1。表3.1锚索测力计计观测数据记录表工程

21、名称及测站编号： 断面编号： 断面位置： 安装日期： 观测日期距切眼距离/m非回采煤帮/MPa顶板/MPa下帮上帮注：断面编号顺回采方向为依次13。3.3.3 巷道顶板压力监测巷道顶板压力观测测站布置方式及要求如下：（1）单体支柱超前支护段巷道顶板压力观测，在单体支柱超前支护段每隔15m安装一组单体支柱压力表，每组3块，共设4组，安装时间为支柱架设初期。（2）已留巷道顶板压力观测。为观测老顶初次来压和第一次周期来压情况，自工作面切眼到留巷50m段，每隔10m安装一组单体支柱压力表，每组3块，共设5组，之后的留巷巷道辅助加强支护段，每隔20m安装一组单体支柱压力表，每组3块，共设7组，安装时间为支柱架设初期；（3）采用YHY60矿用数字压力计，如图3.6。（4）为了满足数据的对比分析，应保证巷道顶板压力观测站距表面位移测站不超过23排单体支柱的排距。图3.6 单体液压支柱测力计表3.2 单体液压支柱测力计监测数据记录表工程名称： 与工作面距离/m： 安装日期：观测日期 工作面/m 中线柱回采帮柱非回采帮柱中线柱回采帮柱非回采帮柱3.3.4 顶板离层与裂隙发育监测（1）顶板离层与裂隙发育监测站布置位置（2）顶板离层与裂隙发育监测站布置形式及参数在开采宽度达到100m时，分别在煤壁前方