KJ216顶板动态监测系统应用

1、 煤矿顶板安全监测系统 （KJ216顶板动态监测系统） 山东省尤洛卡自动化仪表有限公司 山东科技大学煤矿灾害监测工程技术研究中心 2007年8月汇报内容（二）一、概述 在各类煤矿事故中，顶板事故仍居前位。随着近年来生产能力的提高、开采强度的增大和向深部开采转移，顶板安全等问题越来越凸现，主要体现在以下四个方面： 1 以锚杆支护为主要形式的巷道支护稳定性问题。 2 回采工作面超前支撑应力作用对巷道支护的影响。 3 回采工作面支护稳定性和安全性 。 4 采场构造应力和采用引起的应力场运动而引发的动压（冲击地压） 问题。 我国绝大多数矿井开采都面临顶板安全问题，而这些问题往往由于局限于相对落后的监测

2、手段和信息处理技术而被忽略，这是顶板安全管理不到位的主要原因。因此，充分利用现有矿井通讯系统和计算机网络资源，建立煤矿顶板安全监测及预警系统，对促使煤矿安全上一新台阶具有实际意义，在全国煤矿中具有重要推广应用价值。 二、煤矿顶板安全监测系统建立的基本条件 1 我国大多数大、中型矿井已经建立起计算机局域网络（以太网）平 台，硬件资源的建立为实现顶板安全监测系统联网提供了前提条件。 2 我国煤矿建立了完善的矿井通讯网络，KJ216顶板动态监测系统可方便 地接入矿井电话网络、光纤网络、工业以太环网。可构成最经济的监测 系统。 3 我国大、中型矿井已建立了完善的矿压监测管理体制和专业技术队伍， 矿压监

3、测工作已日常化。 4 目前我国煤矿顶板安全监测的技术和手段较落后，数据处理方法简单粗 糙，对新技术装备的需求及企业管理者对顶板安全的重视为系统的推广 创造了条件。 三、煤矿顶板安全监测系统结构与组成三、煤矿顶板安全监测系统结构与组成 1 系统功能组成 KJ216 顶板动态监测系统从功能上分四个组成部分：1）工作面支架、支柱工作阻力监测；2）顶板、围岩离层运动监测；3）锚网支护应力监测测；4）煤、岩支撑应力监测。监测分析计算机网络工作面支护 阻力监测顶 板 围 岩 离层监测锚杆、锚索应力监测煤、岩钻孔 应力监测 2 井上监测数据处理与报警网络 井上监测数据处理与报警网络包括： 1）数据接收单元、

4、监测服务器（系统配置）； 2）矿井办公局域网和客户端（矿方现有设备）； 3）GPRS数据收发单元（系统配置）和图文短信手机用户群。 4）基于Web访问模式的 CMPSES 监测分析软件。GPRS公用数据网 井下监测网络矿区广域网Web服务器数据处理PC监测服务器GPRS 收发器矿井局域网 KJ216 顶板动态监测系统井上网络组成图 3井下部分硬件组成 KJ216顶板动态监测系统井下部分包括：通讯主站、测区通讯分站、测区压力监测分机、顶板离层监测传感器、锚杆/锚索应力监测传感器、钻孔应力传感器以及防爆型供电电源和通讯电缆组成。 井下部分采用两级隔离485总线，通讯主站下位总线连接测区通讯分站，最

5、大可连接16个测区分站。测区通讯分站下位总线可连接压力分机、离层总线式传感器、锚杆总线式传感器、钻孔应力总线式传感器。系统总的测点数可达10001000点。 4、KGE30 顶板离层传感器结构 KGD30是为煤矿井下巷道或工作面顶板离层检测而设计的一种新型的一体化仪表。该仪器集传感器、微电脑、总线接口为一体，针对普通离层指示仪读数不方便的问题，该传感器可接入KJ216顶板动态监测系统，另外有无线数据传输功能，可由手持数据采集器遥控采集数据。 主要功能、特点： 1、用户设定报警值，超限自动报警。 2、光控数字显示。 3、无线遥控采集、存储，可将数据传输到 计算机处理。 4、测量范围大，基点深度可

6、达25m，量程达 300mm 。 5、测量精度高，消除了人为的读数误差。 6、低成本，可重复使用。 以太环网交换机井上监测服务器顶板动态监测系统井下部分组成示意图通讯主站RS-485总线通讯分站通讯分站通讯分站通讯分站顶板离层监测传感器锚杆应力传感器煤岩钻孔应力传感器综采支架监测分机KJ95工业光纤以太 环网监控系统井上井下回采工作面及巷道监测掘进巷道监测KJ216顶板动态监测系统接入KJ95监控系统实例Web 服务器PC用户监测服务器矿井局域网五、KJ216顶板动态监测系统现场布置 采空 区 井上通讯主站2芯2芯 通讯分站 通讯分站127V压力监测分机立柱高压腔平衡千斤顶前探梁1. 压力监测

7、分机的安装示意图KJ10高压油管2. 顶板离层传感器的安装 深基点浅基点传感器接线盒煤矿巷道电缆顶板安装要求： 1）钻孔深度 100mm 4）基点安装深度 300mm 3. 锚杆、锚索应力传感器的安装顶板传感器接线盒煤矿巷道电缆测点安装要求： 1）适用于端头锚固 的锚杆或锚索； 2）锚杆螺纹外露段 100mm； 4. 钻孔应力传感器的安装煤体接线盒巷道传感器电缆测点安装要求： 1）钻孔深度 15m 2）钻孔直径 35mm 3）钻孔倾角 250四、KJ216顶板动态监测系统主要技术特点 KJ216顶板动态监测系统是专业用于全矿井矿压综合在线实时监统，顶板动态监测系统是专业用于全矿井矿压综合在线实

8、时监统， 该系统集成了专业化矿压监测理论和方法，实现了矿压监测的数字化和该系统集成了专业化矿压监测理论和方法，实现了矿压监测的数字化和 网络化。网络化。 主要技术特点如下： 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个独 立采区（测区）的矿压监测，系统容量达1000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，提高了 系统环境适应性。 3、系统数据传输支持多种传输模式：1）RDS 电话线模式； 2）光纤 传输模式；3）以太网总线传输模式。 4、智能一体化监测分站和传感器，有微处理器控制，内置总线接 口，具有独立报警参数设置和报警功能。 5、监测分析软件

9、采用矿压专家提出的数据分析处理思想，分析功 能更具专业化，分析结果更具有科学性。 五、监测数据分析与报警处理 1 监测分析软件CMPSES 软件运行环境：WINDOWS 2003 server 操作系统平台。 网络数据库： SQL server 2000 主要实现以下功能： 井上计算机动态显示监测参数、报警； 连续监测曲线显示、分析； 历史数据查询及综合报表输出； 网络客户端在线动态监测； 网络用户Web访问模式信息共享； 综合分析及顶板安全评估分析； 矿图GIS监测信息模拟显示； 数据及报警信息GPRS短信息服务功能。 CMPSES监测分析软件CMPSES软件 系统设置界面CMPSES软件

10、综采实时监测界面CMPSES软件 离层实时监测界面CMPSES软件 锚杆应力实时监测界面CMPSES软件 离层实时监测界面CMPSES软件 综合监测报表主大巷54310工作面黄陵一号井顶板安全监测模拟显示CMPSES软件矿图模拟显示2 监测预警及报警处理 1）现场阈值报警 2）井上计算机事件报警 3）顶板安全趋势预测及预警 六、顶板动态监测系统主要技术指标六、顶板动态监测系统主要技术指标 监测服务器操作系统 : Windows 2000 service sp4 数据库平台： SQL server 标准版 网络平台 ：局域网 1. 系统综合技术指标 1）系统分站容量 116 （通讯分站） 2）系

11、统监测点数 1000 3）系统通讯距离 20km 4）巡测周期 5秒/分站 5）传输接口 RDS-100 串行异步 6）通讯速率 60019200BPS2. 接收主机 1） 输入通道 14路 2）输入接口 RDS-100 3）输出接口 RS-232 4）显示方式 LCD 20*4 LED背光 5）安全隔离方式 光电耦合（2500V） 6）缓存容量 32KB 7）电 源 AC 220V 0.1A 3通讯主站 1） 站点容量 116 2） 显示方式 LCD 20*4 LED背光 3） 通讯方式 RDS 2400bps 4） 通讯距离 5km (工作面) 5） 电源 DC18V （本安电源）150

12、mA 6）防爆形式 本质安全型 Exibl4、通讯分站 1） 站点容量 164 2） 显示方式 LCD 20*4 LED背光 3） 通讯方式 RS-485 2400bps 4） 通讯距离 300m (工作面) 5） 电源 DC18V （本安电源）150 mA 6）防爆形式 本质安全型 Exibl 5压力监测分机 1）压力通道数 3 2）量程 060Mpa 3）精度 1.5% 4） 显示方式 LCD 20*4 LED背光 5） 通讯接口 RS485 2400bps 6）电源 DC18V （本安电源） 35mA 7）防爆形式 本质安全型 Exibl6、顶板离层传感器 1）安装深度 120米 2）量

13、程 0300mm 3）测量精度 1% 4）电源 718V 6mA 5）输出 RS-485 串行 6）防爆形式 本质安全型 Exibl 7、锚杆应力检测传感器 1）量程 0250KN 2）测量精度 1% 3）输出信号 0125mV 4）电源 718V 5）防爆形式 本质安全型 Exibl 8、钻孔应力传感器 1）安装范围 112m 2）量程 012.5 MPa 3）测量精度 2.5 % 4）输出信号 0125mV 5）电源 718V 6）防爆形式 本质安全型 Exib1七、应用总结应用总结 KJ216顶板动态监测系统已经在全国80多个矿井推广应用，取得了较好的应用效果。 2006年至2007年K

14、J216顶板动态监测系统应用中，共产生各类报警事件300余次，有效地避免了顶板事故的发生。 顶板动态监测系统应用后，积累了大量的监测数据，指导了煤矿的安全生产，创造了巨大的社会效益。汇报内容（三）KTM系列 矿用钻孔全景数码成像系统 山东省尤洛卡自动化仪表有限公司 山东科技大学煤矿灾害监测工程技术研究中心 2007年8月一、概述 KTM系列数字式全景钻孔摄像系统是针对煤矿井下地质条件和使用环境专门设计的，可观测钻孔中地质体的各种特征及细微变化并且通过计算机软件计算分析予以量化。 该系统系统可观测： 1.地层岩性、岩石结构； 2.活动性断层、裂隙产状及发育情况。 3.富水断层、溶沟溶洞、岩层水流

15、向。 该系统可用煤矿顶板地质构造、煤层赋存、工作面前方断层构造、上覆岩层导水裂隙带等探测。监测主机25mm探头二、产品组成三、技术特点 该系统采用创新方式的光学结构设计，突破了已往钻孔电视等传统摸拟方式钻孔成象技术的弊端，创造了全景技术和数字化处理技术，实现了地质资料的计算机统计、分析与处理。能准确地获得钻孔内结构面产状和隙宽等参数。能形成经无缝拼接处理后的孔壁360度平面展开图和三维钻孔岩芯图，其性能已达到和超过国外同类型产品的水平，其性能价格比则远远高于国外同类产品。 主要技术特点：主要技术特点： 1. 全方位观测，旋转探头可水平0360旋转，加上垂直9090 （国内首创），可观测任何方位的结构面。观测范围是全景，景深可调。 2. 适用于各种方向的钻孔。如垂直、倾斜、水平等各方位的钻孔。 3. 深度计数器六位数，精确到毫米级（国内首创）。探测深度可达200米。 4. 通过计算机软件的分析，能对地质体内壁的裂隙、节理、破 碎、溶洞等结构面的产状进行测量和量化。 5. 真彩色模式，形成图像为795596（CCD像素数） 6. 适用孔径范围大，可勘测从25mm（国内首创最小探头）到 2000mm的各种类型钻孔。 7. 精度高，精度 1mm。速度快，探测速度108