王庄煤矿6.0Mt-a新井设计-回采巷道底鼓机理分析

第页9.4.2矿井通风阻力计算沿着上述两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算出各段风路井巷的磨擦阻力：（9-13）式中：巷道的摩擦阻力，Pa；巷道的摩擦阻力系数，N·s2/m4；巷道的长度，m；巷道湿周，m；分配给井巷的风量，m3/s;井巷的净断面面积，m2。把数据带入公式9-13可得个井巷通风容易和通风困难时期摩擦阻力见表9-6和表9-7。表9-6矿井一水平通风容易时期摩擦阻力计算表巷道名称支护方式α×104N·s2/m4LmUmSm2Qm3/minhfrPa副井混凝土350260.0023.5650.26726024.72井底车场锚喷70234.5014.3013.306120103.81辅运大巷锚喷70111.4914.3013.30612049.35轨道上山1段锚喷70976.2214.3013.306120432.142段锚喷70450.0014.3013.305040135.103段锚喷70460.1214.3013.30306050.924段锚喷70680.0414.3013.3010809.37轨道平巷锚网1501720.0616.0015.00108039.63工作面液压支架30022016.0015.009007.04运输平巷锚网1501720.0616.0015.00108039.63运输上山1段锚喷70680.0714.3013.3010809.382段锚喷70449.9714.3013.30306049.803段锚喷70459.9714.3013.305040138.094段锚喷70673.8914.3013.306120298.31回风大巷锚喷70958.6014.3013.306120424.34中央回风井混凝土30260.0020.4233.1872606.38合计1818.01表9-7矿井一水平通风困难时期摩擦阻力计算表巷道名称支护方式α×104N·s2/m4LmUmSm2Qm3/minhfrPa副井混凝土350260.0023.5650.26924040.05井底车场锚喷70234.5014.3013.306120103.81辅运大巷1段锚喷70297.4514.3013.306120131.672段锚喷701121.4614.3013.303060124.11轨道下山锚喷702267.8114.3013.303060250.97轨道平巷锚网1502483.4816.0015.00108057.22工作面液压支架30022016.0015.009007.04运输平巷锚网1502483.4816.0015.00108057.22运输上山1段锚喷702235.7714.3013.306120989.712段锚喷70220.0014.3013.30306024.35运输下山锚喷702567.8114.3013.303060284.17回风大巷锚喷70902.4014.3013.30306099.87北回风立井混凝土30260.0020.4233.18924010.34合计2180.539.4.3矿井通风总阻力计算容易时期通风总阻力：（9-14）困难时期通风总阻力：（9-15）式中：1.1为考虑风路上有局部阻力的系数；矿井通风容易时期的摩擦阻力之和，Pa；矿井通风困难时期的摩擦阻力之和，Pa；所以，把数据带入公式9-14和9-15可得， 9.4.4矿井总风阻和等积孔计算矿井通风总风阻计算公式：（9-16）矿井通风等积孔计算公式：（9-17）式中：矿井风阻，Ns2/m8；矿井总阻力，Pa；矿井总风量，m3/s；等积孔，m2。1.容易时期：矿井总风阻：矿井等积孔：2.困难时期：（1）矿井总风阻：（2）矿井等积孔：通风容易时期和通风困难时期的总风阻和等积孔见表9-8和表9-9。表9-8矿井等积孔容易时期困难时期总风阻/N·s2·m-80.140.10等积孔/m23.223.74表9-9矿井通风难易程度与等积孔的关系通风阻力等级通风难易程度等积孔A大阻力矿困难﹤1m2中阻力矿中等1-2m2小阻力矿容易﹥2m2由以上计算看出，本矿井通风容易时期和通风困难时期总等积孔均大于2m2，总风阻均小于0.35N·S2/m8，属于通风容易矿井。9.5选择矿井通风设备9.5.1选择主要通风机根据《煤炭工业设计规范》等技术文件的有关规定，进行通风机设备选型时，应符合下列通风机选型的原则：（1）矿井必须装设2套同等能力的主通风设备，其中一套备用。（2）风机的服务年限尽量满足第一水平通风要求，并适当照顾第二水平通风；在风机的服务年限内其工况点应在合理的工作范围之内。（3）当风机在服务年限内阻力变化较大时，可考虑分期选择电机，但初装电机的使用年限不小于5年。（4）风机的通风能力应留有一定的富裕量。在最大设计风量时，轴流式通风机的叶片安装角一般比允许使用最大值小5；风机的转速不大于额定值的90%。（5）考虑风量调节时，应尽量避免使用风硐闸门调节。（6）正常情况下，主要通风机不采用联合运转。根据前面计算，用扇风机的个体特性曲线来选择主要通风机，要先确定通风容易和通风困难两个时期主要通风机运转时的工况点。1.自然风压由《煤矿设计规范》可知：矿井进、出风井井口的标高相差在150以下，井深均小于400m时可以不计算自然风压。本矿井前期进、回风井在同一工业场地中布置，标高相差不足10m，后期进、出风井井口标高相差不足10m，并且井深都小于400m。故设计中不必计算自然风压，即：。2.主要通风机工作风压该矿井为抽出式通风，主要通风机静风压：通风容易时期：（9-18）通风困难时期：（9-19）式中：通风容易时期主要通风机静风压，Pa；通风困难时期主要通风机静风压，Pa；表示矿井通风容易时期总阻力，1999.81Pa；表示矿井通风困难时期总阻力，2398.58Pa；表示自然风压，本矿井hn=0；表示风峒的通风阻力，通常为20-50Pa，取50Pa。把数据带入公式9-18和公式9-19可得主要通风机的实际通过风量因有外部漏风（防爆门和通风机风硐漏风）通过主要通风机的风量Qf必大于矿井总风量Q，用下式计算：（9-20）式中：风机实际风量，m3/s；风井总风量，m3/s；1.1矿井通风外部漏风系数；把数据带入公式9-20可得通风容易时期：通风困难时期：4.选择主要通风机主要通风机在两个时期分别应满足的风量、风压见表9-10。表9-10主要通风机工作参数项目容易时期困难时期单位风量/m3/s风压/Pa风量/m3/s风压/Pa矿井一水平133.102049.81169.402448.58根据表9-10的数据，并结合当前的技术经济条件，在供选择的通风机特性曲线图上初选通风机。选择主要通风机时要满足三个要求。从经济方面考虑，所选则工况点对应主要通风机的静压效率不低于70%。从安全角度考虑，要求风机工况点处于稳定区，且风压要小于最大风压的0.9倍。轴流式风机叶片安装角要在10-45°范围内。矿井选择FBCDZ-8矿用通风机No.26B-2×335kw型轴流式风机，在该风机的特性曲线上绘制风阻线，由作图求出初选风机容易和困难时期的实际工况点M’1、M’2，风机的风压为h1、h2，风机实际功率为N1、N2，如图9-5所示。图9-5FBCDZ-8-No.26B-2×335kw型轴流式通风机实际工况点从而求得FBCDZ-8-No.26B-2×335kw型轴流式风机性能参数，见表9-11。表9-11轴流式风机性能参数型号时期叶片安装角/°转速/r/min风压/Pa风量/m3/s效率/%输入功率/kwFBCDZ-8-No.26B-2×335kw容易时期35740209013476370困难时期447402474170745709.5.2电动机选型由于，因此需要选用一台电动机。电动机功率用下式计算：（9-21）式中：电机输出功率，kW；困难时期通风机输入功率，570kW；电动机容量备用系数，取1.2；电动机效率，取0.92；传动效率，电动机与通风机直接相联取1。把数据带入公式9-21可得：根据电动机的输出功率和输入功率以及主要通风机要求的转速，选择型号为YBF710S1-8型异步电动机，其详细参数见表9-12。表9-12电动机参数型号功率kW电压V电流A转速r/min效率%YBF710S1-880060005.574094.59.6安全灾害的预防措施9.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施（1）回采和掘进工作面以及回风巷中，必须定期检查瓦斯，发现异常，必须按规定处理。（2）盲巷、盲硐、片帮及冒顶处等容易积聚瓦斯的地点，必须及时处理。（3）掘进应采用双风机，双电源和风电闭锁装置。（4）掘进与回采工作面应安设瓦斯自动报警装置。（5）大巷及装煤站应安设瓦斯自动报警断电仪。瓦斯超限后应自动切断供电及架线电源。（6）所有易产生煤尘的地点。必须采取洒水灭尘等防尘设备及除尘设施。（7）井下风速必须严格控制，防止煤尘飞扬。（8）井下所有煤仓和溜煤眼均应保持一定存煤，不得放空，不得兼作通风眼。（9）综采工作面应采取煤尘注水。按照保安规程设计悬挂岩粉棚和防水棚。（10）煤尘应定期清扫。巷道应定期冲刷，各个转煤点应进行喷雾洒水。9.6.2预防井下火灾的措施（1）井下中央水泵房和中央变电所设置密闭门、防火门。并设区域返风系统。（2）井下机电设备选用防爆型为原则。应加强机电设备的安装质量。并加强维修及管理。防止漏电及短路产生高温和火花。（3）对自然发火的煤层，应加强煤炭与坑木的回收；加强密闭，及时密闭采空区；对停采线进行黄泥灌浆或喷洒阻化剂；分层开采还应在采区随采随注。（4）二阻化剂防火：根据化验与实践，本矿自然发火期长，但为确保安全，应预备部分黄泥用于危险时期灌浆。9.6.3防水措施1.井巷出水点的位置及其水量，前采空区积水范围、标高和积水量，都必须绘在采掘工程图上。2.主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。3.采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线，进行探水，确认无突水危险后，方可前进。（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或小煤矿时；（2）接近水文地质复杂的区域，并有出水征兆时；（3）接近含水层、导水断层、溶洞和陷落柱时；（4）打开隔离煤柱放水时；（5）接近有出水可能的钻孔时；（6）接近有水或稀泥的灌泥区时；（7）底板原始导水裂隙有透水危险时；（8）接近其它可能出水地区时。

10设计矿井基本技术经济指标设计矿井的基本技术经济指标表10-1设计矿井基本技术经济指标序号技术经济指标单位数量或内容1煤层牌号PSM2可采煤层数层13可采煤层总厚度m7.54煤层倾角°2-65（1）矿井工业储量Mt778.91（2）矿井可采储量Mt551.156（1）矿井年工作日d330（2）日采煤班数班27（1）矿井年生产能力Mt/a6.0（2）矿井日生产能力t/d181828矿井服务年限a719矿井一水平服务年限a4510（1）井田走向长度m18550（2）井田倾向长度m469011（1）瓦斯等级低（2）瓦斯相对涌出量m3/t3.2312通风方式混合式13（1）矿井正常涌水量m3/h144（2）矿井最大涌水量m3/h29214开拓方式立井两水平开拓暗斜井延深15（1）一水平标高m+680（2）二水平标高m+48016（1）生产工作面数目个2（2）备用工作面数目个017采煤工作面年进度m170018（1）移交时井巷工程量m10008（2）达产时井巷工程量m1000819开拓掘进队数个420大巷运输方式胶带输送机21矿车类型MGC1.7-622机车类型及台数JCP-8/600型齿轨卡轨车两台续表10-1序号技术经济指标单位数量或内容23设计煤层采煤方法综合机械化放顶煤24（1）工作面长度m220（2）工作面推进度m/月154（3）工作面坑木消耗量m3/万t2（4）工作面效率t/工93（5）工作面成本元/t27参考文献[1]杜计平、孟宪锐等.《采矿学》.徐州：中国矿业大学出版社，2009[2]林在康、左秀峰.《矿业信息及计算机应用》.徐州：中国矿业大学出版社，2000[3]张荣立、何国纬、李铎.《采矿工程设计手册》.北京：煤炭工业出版社，2003[4]戴绍城.《高产高效综合机械化采煤技术与装备》.北京：煤炭工业出版社，1997[5]东兆星、吴士良.《井巷工程》.徐州：中国矿业大学出版社，2004[6]钱鸣高、石平五.《矿山压力及控制》.徐州：中国矿业大学出版社，2003[7]岑传鸿.《采场顶板控制与检测技术》.徐州：中国矿业大学出版社，1998[8]蒋国安、吕家立.《采矿工程英语》.徐州：中国矿业大学出版社，1998[9]李位民.《特大型现代化矿井建设与工程实践》.北京：煤炭工业出版社，2001[10]综采设备管理手册编委会.《综采设备管理手册》.北京：煤炭工业出版社，1994[11]能源部.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社，1992[12]刘吉昌.《煤矿施工设计基础》.太原：山西人民出版社，1983[13]武同振、赵宏珠.《设备选型配套图集》.徐州：中国矿业大学采矿工程系，1993[14]林在康：《风机装置性能图册》，中国矿业大学出版社，2003[15]煤炭科技名词审定委员会.《煤炭科技名词1996》.北京：科学出版社，1997[16]章玉华.《技术经济学》.徐州：中国矿业大学出版社，1995[17]王德明.《矿井通风与安全》.徐州：中国矿业大学出版社，2005[18]《巷道断面图册》.徐州：中国矿业大学采矿工程系，2003[19]《井筒断面图册》.徐州：中国矿业大学采矿工程系，2003[20]《液压支架图册》.徐州：中国矿业大学采矿工程系，2003[20]《煤矿工业矿井设计规范》.北京：中华人民共和国建设部，2005[22]《中国采煤方法图集》.徐州：中国矿业大学出版社，1990[23]《综采技术手册》.北京：煤炭工业出版社，2001[24]《综采设备管理手册》.北京：煤炭工业出版社，1994

回采巷道底鼓机理分析摘要：随着采深的增加和巷道断面的增大，巷道底鼓现象越来越突出，底鼓已成为该类巷道矿压显现的重要特征，是急待解决的技术难题。本文通过FLAC3D软件进行数值模拟，展示了特定环境下回采巷道底鼓的过程和现象，另外，本文还简单介绍了回采巷道底鼓的种类和原因，为有效防治底鼓措施提供了理论依据。关键词：巷道底鼓数值模拟防治措施底鼓种类底鼓原因前言回采巷道底鼓是煤矿巷道底板常见的矿压现象之一，它会影响通风、运输和井下交通。底鼓严重的矿井需要进行繁琐的巷道翻修工作，甚至有的巷道因底鼓严重而报废，这会给企业带来巨大的经济损失,甚至造成事故。在煤矿生产中，几乎所有回采巷道都会出现不同程度的底鼓，因此有必要探索引起回采巷道底板鼓的真正原因，进而为防治巷道底鼓提供科学依据。本文首先列出了底鼓的原因和种类，并针对每种底鼓给出了现行有效的防治措施，其次，本文通过FLAC3D软件对深部软岩回采巷道底鼓进行了模拟，并分析了器成因和治理方法。1巷道底鼓研究现状1.1回采巷道现阶段我国采煤方法主要是长壁采煤，这样就必须布置回采巷道。所谓回采巷道就是工作面两侧的服务于该工作面的巷道（分为回风巷道和运输巷道），回采巷道一般和工作面的推进距离相当。本文只针对回采巷道底鼓进行分析。1.2巷道底鼓定义由于巷道的开掘，破坏了岩体原有的平衡状态，在巷道中形成了底板岩层的塑性变形而向巷道内鼓起，即为巷道底鼓。由于底鼓造成巷道底板的不规则隆起，使巷道的有效断面减小，影响工作面的运输、通风、行人及正常生产，严重时还可能引起巷道报废。图1原始巷道断面示意图图2底鼓后的巷道断面示意图1.3国内研究现状受采掘影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，从而也形成底鼓。长期以来，国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术作了大量的研究工作，提出了许多底鼓控制技术。但由于巷道围岩性质、应力环境、地质环境的复杂性，现有的理论还不能全部解决底鼓机理认识与防治问题，因此，针对具体条件，提出经济有效的控制底鼓措施，这对深化底鼓机理的认识和控制底鼓是非常有用的。一般情况下巷道发生底鼓现象，都采用拉底进行处理，但并没有从根本上解决问题，只是在被动泄压，没有主动对底板进行支护，在巷道继续承受较大的压力或受到采动影响的情况下，巷道的底板会出现二次甚至多次底鼓。目前国内采用主动支护处理巷道底鼓方法主要有两种：（1）在砌碹巷道中主要采用料石砌碹反拱；（2）采用金属底梁进行加固,底梁一般采用拱形。1.4国外研究现状多年来，国外一些主要采煤国家如苏联、西德、法国、日本、波兰等均把防治底鼓问题作为重要课题之一加以研究，其防治底鼓的方法主要有：底板锚杆加固法；底板钻孔注浆加固法；底板卸载法(包括开底板卸载槽、底板卸载钻孔、底板卸载爆破等)，巷道侧壁应力释放法（包括巷道侧壁打连续深孔或巷道两侧开一定深度的小毛炯以减少巷道周围的应力集中）；封闭式拱形、梯形可缩性金属支架等。1.5存在问题现阶段，巷道底鼓问题没有统一的解决方案，也没有形成系统的理论，只是针对某一个具体的环境下巷道发生底鼓，并对其进行研究，找出解决方法。2巷道底鼓成因、分类和治理2.1巷道底板所处的环境分类1.按巷道围岩类别分类根据我国回采巷道围岩稳定性分类可知，回采巷道围岩可分为五类，所以巷道底板也被分为五类：（1）Ⅰ类底板多由砂岩、粉砂岩或砂质页岩构成，非常坚硬，强度大，很稳定。（2）Ⅱ类底板多由砂质页岩、砂岩或致密页岩构成，强度较大，稳定。（3）Ⅲ类底板多由页岩或砂质页岩构成，较稳定。（4）Ⅳ类底板多由粉砂岩、砂质泥岩构成，稳定性较差。（5）Ⅴ类底板多由泥岩、页岩及层理和节理十分发育的砂质页岩组成，松软，有底鼓出现。2.按底板岩层的结构分类（1）碎裂结构（2）薄层状结构（3）厚层状结构3.按煤层埋藏深度分类（1）浅埋煤层（2）深埋煤层4.按地质构造分类（1）受到褶皱影响底板；（2）受到断层影响的底板；（3）受到地下水侵害的底板；（4）受到采动影响的底板。2.2巷道底鼓原因引起巷道底鼓的原因大致可以分为三种：岩层含水，弹性应变变形，破坏变形。1.岩层含水按照L.缪勒-萨尔兹堡的定义，底鼓仅仅是指由于水而引起的底板鼓出，特别是含有白云母-伊利石的粘土，当其含水时体积增大。而其它的含矿岩层，如硬石膏，是通过化学反应使其体积增加的。岩层含水会对岩层产生下列影响：减少了岩石裂隙间的摩擦，导致了强度的减弱；减少了层面间的摩擦（形成了滑移层面），将致密岩层分为薄层；使岩石结构松散（对于易受水损害的页岩岩层强度可损失100%）；当水在底板岩层间流动时，这种岩性的改变更为突出。当底板有适当的水而底板岩体没有遭到破坏时，则影响较小。因为J.柏林通过对泥岩试样的研究证明：没有破碎的岩层在垂直层理方向的透水性实际上等于零。根据H.克纳兹可以知道煤层围岩受到水的影响后，其透水性、膨胀性、强度的改变以及破坏情况。2.弹性应变变形由于掘进了巷道，使岩体的原岩应力状态受到了干扰，在巷道空间的周边形成了新的垂直与水平应力高峰。根据弹性圆孔理论，在不利的情况下（侧向压力系数λ=1），在巷道空间周边的底板（及在顶板）所作用的切向应力，相当于未开采时岩石压力的两倍。在以后的计算中将使用此值。当巷道周边处切向作用应力比岩石的强度小时，形成了巷道空间周边的弹性应变变形。G.爱维林对一个均值体中圆形巷道进行了计算，岩石形成的弹性位移很小。U.老伯通过对成层材料的模拟试验，模拟一个6米宽的矩形断面巷道的底板，确定出底板的垂直方向弹性应变变形为5至10毫米。3.破坏变形从大量的巷道模型试验中，可以观察到巷道围岩的破坏及其过程。岩体中由于开掘巷道，故可将岩层分为被切割的和未被切割的岩层。对于被切割岩层，它可以向平行于层理的方向延伸。在缓斜岩层中，被切割层的厚度即为巷道开掘的高度，而未切割的岩层（即在平行层理方向不可能延伸的岩层）则是指巷道的顶板和底板。（1）首先是开掘巷道的被切割岩层（指巷道两帮），由于垂直应力而被压裂。它既表现为滑移破坏，又表现为断裂破坏，或者是两者的综合。在巷道空间两侧的水平应力接近于零。（2）而后巷道的顶板和底板，由于水平应力的作用将向巷道内鼓出。其中又首先是巷道的直接底板岩层遭到破坏，然后是更下面的岩层。作用于这些地区的水平应力，此时由于底板的破坏已在相当大程度上卸载了。此时可理解为被切割的岩层厚度增加了巷道底板岩层鼓起的厚度。（3）对巷道底板更深处的岩层，由于水平应力而将继续向巷道空间鼓出，最后达到底鼓的最终破坏深度。由于在平行层理的进一步卸载，致使被切割岩层的厚度再次增加。在巷道底板发生褶皱以后，由于褶皱而使水平应力降低，由于垂直应力的作用，是两侧的裂缝继续延深，并一直到发生褶皱的水平。也就是说，在那里形成了新的裂缝与楔形破坏区。（4）在巷道两侧及在巷道底板发生褶皱处的裂缝（被切割岩层的整个区域）发生了错动。这种错动挤压着岩层向巷道空间方向运动，因而形成了巷道两侧的位移与底鼓明显地增加。这种挤压式由于垂直应力作用的结果。每一种减少顶板下沉、侧帮位移或底鼓的支护措施，都对整个巷道周围发生的破坏有影响。所以其共同点是：当采用一种措施可以使巷道底鼓显著地减小，或当巷道侧帮岩体的移动受到阻碍时，则巷道两侧的裂缝与楔形裂隙体同样显著减少。减少裂隙与楔形破坏区，也即意味着两帮位移及顶板下沉比较小。要想使底鼓量更小些，还必须使用致密的壁后充填。在软岩中，当巷道底板阻止了由于应力解除形成的破坏，将导致较大的侧帮位移和顶板下沉。在硬岩层中，当底板被控制不发生剪切破坏，则不会形成剧烈的侧帮位移与顶板下沉。相反对底板破坏的控制，可以改善巷道的围岩性能。2.3巷道底鼓分类根据国内有关资料的综合分析，由于巷道所处的地质条件、底鼓围岩性质和应力状态的差异，底板岩层鼓入巷道的方式及机理也不相同。1.挤压流动性底鼓挤压流动性底鼓通常发生在直接底板为软弱岩层(如粘土岩、煤等)，两帮和顶板比较完整的情况下。在两帮岩柱的压模效应和应力的作用下，或者整个巷道都位于松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动。其力学模型如图3和图4所示。图3挤压流动性底鼓图4挤压流动性底鼓2.饶曲褶皱性底鼓饶曲褶皱性底鼓通常发生在巷道底板为层状岩石，其底鼓机理是底板岩层在平行层理方向的压力作用下，向底板临空方向饶曲而失稳，其力学模型如图5所示。底板岩层的分层越薄，巷道宽度越大，所需的挤压力越小，越易发生饶曲性底鼓。图5挠曲褶皱性底鼓3.剪切错动性底鼓剪切错动性底鼓主要发生在直接底板。即使是整体性结构岩层，但在高应力作用下，巷道底板也易遭到剪切破坏，或者在巷道底角产生很高的剪切应力而引起楔形破坏，其力学模型如图6所示。图6剪切错动性底鼓4.遇水膨胀性底鼓遇水膨胀性底鼓都发生在矿物成分含蒙脱石的粘土岩层，它与前述的各类底鼓的主要区别为底鼓是由底板吸水膨胀引起的，底鼓的机理不同，治理方法也应有所不同。2.4巷道底鼓治理措施对巷道底鼓的防治，国内外学者提出了好多种方法和途径。总体上可概括为加固法和卸压法2大类。加固法主要有底板锚杆、底板注浆、加固的底板碎石垫层、混凝土反拱等，卸压法主要有底板切缝、底板钻孔等。底板锚杆所谓底板锚杆，就是用一定规格的锚杆来锚固底板，对于不同的地质条件锚杆的类型和锚固密度不同，它的机理一方面可以防止底板岩石的破碎，另一方面是将较软弱的直接底与深层较坚硬的老底连在一起。底板锚杆适用范围如下：（1）底板系数≤3；（2）巷道掘进速度≤5m/d；（3）单侧和双侧的前进式或后退式回采巷道。底板注浆矿井注浆主要用来加固破碎岩石，提高其抗变形能力。当底板岩石受到超过本身原始结合强度的压力而产生裂隙和裂缝（在岩石的薄弱环节上）时，才可以进行注浆。按注浆实际情况，选用的注浆介质、注浆压力和时间长短的不同，岩石中的裂隙和裂缝会部分地或全部地封闭起来。若注浆压力超过岩石的抗压强度，还会出现新的裂缝，并有灰浆压入。其使用情况如下：（1）在折皱范围内平行层理方向的应力大为减弱的情况。（2）底板不注浆，楔形破坏不断加大、两帮岩石的挤压，可能引起底板继续破坏。（3）因软岩底板注浆效果不佳，所以要求底板系数≤3；加固的底板碎石垫层这种措施的实质是，在巷道底板中形成一个厚的均质卸压区，并随后用碎矸石加固该去。其做法是，先在钻孔中装少量炸药爆破底板岩石，由于爆破完全破坏了岩层的层理，随后由于用水泥浆又把碎块岩石固结起来，故形成了某种砾石类的岩石。这种砾石类岩石受侧压时，将不会出现向上折皱的破坏，而是由于裂缝的作用使其错动和开裂成坚实的岩块。当裂缝只是造成滑移破坏时，就会出现平缓的重叠错动，而这种平缓重叠错动所形成的底鼓要比褶皱型底鼓的危害性小些。此外，砾石类岩石的结合强度比层状岩石高。其使用范围如下：底板系数为3到6的岩石；不能在有轨道或其他运输设备发生歪斜的巷道中使用；可以在已掘好底板已经开裂或已经破碎的巷道中使用。混凝土反拱该种方式是在巷道底板上先挖出矩形坑槽，然后再填以遇水硬结的材料，使之成为混凝土反拱，这种底板支护，具有较高而且均匀一致作用于底板上的支护阻力。加装可伸缩支撑件可进一步加强混凝土反拱，使其获得更大的抗底鼓的残余变形阻力。没有灌注混凝土的空间，填以掘进矸石，填平到原来的底板水平。在铺轨的巷道中，填充的矸石起缓冲作用，以防护底板支护变形。其适用性如下：适用于永久性巷道的底板支护；从经济上考虑，若加装支撑件最好应用在高应力和服务时间长的巷道中。底板切缝有底板切缝德巷道，岩层的切割厚度增大了一个切缝的深度，巷道边缘的水平应力，因底板切缝而向岩体内部转移，故使巷道底板的水平应力得以解除。底板中可能发生褶皱的范围因而也向岩体内推移。在已切割的岩层范围内，两帮岩石因垂直应力作用而向巷道空间挤出，并使切缝闭合。考虑到经济因素，底板切缝适用于底板系数在2以上的中等强度以下的岩石中。底板钻孔原则上讲，巷道底板钻孔的工作原理同填充切缝相似。这就是说，如果钻孔间距很小，在两侧岩石压力的作用下，使保留在钻孔之间的岩石在巷道底板断裂之前就发生破坏，这就起到了填充切缝的作用。因为钻孔间岩石近似地起着切缝的充填材料作用，即对于两帮侧压力的阻力作用，钻孔间岩石破坏后，巷道底板就向钻孔中推挤。所以就可以这样确定钻孔的直径，即不给岩石提供平行层理鼓起的条件。2.5巷道底鼓小结以上系统论述了巷道底板所处的环境，巷道底鼓产生的原因，巷道底鼓的类型以及常用的巷道底鼓的治理方法。巷道底鼓是一个复杂的化学物理变化过程，对它的治理要根据具体的地质环境采区恰当的措施。3具体案例3.1矿井基本概况王庄矿地处上党盆地西北部，属高原内部断陷堆积盆地。盆地北部黄土冲沟发育，局部有基岩出露，南部为山前斜坡地带，区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高1024..7m，位于寒山煤矿附近；最小标高898m，位于矿区东部边界一带，最大相对高差为127m左右。3.2矿井的围岩特征本采区的老顶、直接顶、老底、直接底从东北至西南项厚度上有变薄趋势。老顶从东北到西南向由中砂岩相变为细砂岩、粉砂岩、局部为砂质泥岩；直接顶多为粉砂岩，局部为泥岩、砂质泥岩；直接底多为泥岩，南部、东部部分地区为砂岩，老底多为中、细粒砂岩。中部南部相变为泥岩、砂质泥岩。老顶：位于直接顶之上，其岩性为灰白色石英长石砂岩，块状，厚层，分选性，磨园性中等。钙质胶结，坚硬致密，分层厚度大且不稳定，范围从5.94-18.58米，平均厚度11.50米。直接顶：位于煤层和伪顶之上，为灰黑色泥岩或砂质泥岩，含植物化石碎片，层理较发育。层厚不稳定，变化大，变化范围0-12.65米，平均4.93米。伪顶：直接位于煤层之上，为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度极不稳定，硬度低，完整性差，含有丰富的植物化石碎片，一般随生产进行随采随落。直接底：为浅灰、灰、紫或杂色的泥岩偶夹砂质泥岩，致密性脆。层厚在0.4-0.7m内变化，平均4.2m。老底：为细粒砂岩为主，层厚较厚，在1.4-56m内变化，平均厚度为34m。表1煤层围岩特征表序号地层名称层厚岩性描述1泥岩10多呈斑状，厚层2粉砂岩18以粉砂岩为主，局部含有细粒砂岩3砂泥岩互层2以砂泥岩互层为主，局部含有砂质泥岩4砂质泥岩16厚层状，以石英长石为主52号煤层1俗称腰煤，全区不可采6砂质泥岩8厚层，常相变为泥岩，局部含少量砂岩7细砂岩3细粒砂岩为主，间夹粉砂岩，砂质泥岩8砂质泥岩5薄-厚层状，常为砂质泥岩，含植物碎屑化石93号煤层8俗称香煤，黑色块状，煤层稳定10泥岩4浅灰、灰、紫或杂色，多为泥岩11砂质泥岩10常为砂质泥岩，含植物碎屑化石12细砂岩27厚层状，间夹粉砂岩，砂质泥岩4数值模拟4.1数值模拟简介FLAC(FastLagrangianAnalysisofContinua，连续介质快速拉格朗日分析)是由Cundall和美国ITASCA公司开发出的有限差分数值计算程序，主要适用地质和岩土工程的力学分析。其建立在拉格朗日算法的基础上，采用有限差分显式算法来获得模型全部运动方程的时间步长解，从而可以追踪材料的渐进破坏，也就是它直接应用材料的本构方程，根据每个时步得到的单元的应变求出单元的应力。因此，FLAC适用于几何非线性和材料非线性的大变形问题的求解，对求解岩土力学方面的工程问题很有发展前途。由于FLAC在求解过程中不需要形成整体刚度矩阵，占用较少的内存，日常用的一般计算机即可基本满足计算的需要。FLAC与有限元程序相比求解规模要大得多，且求解速度也比较快。FLAC针对不同材料的特性使用相应的本构方程，能真实的反映实际材料的力学特性。为了设置FLAC模型来进行模拟，必须指定问题的三个组成部分：①一个有限差分网格；②构造行为和物质属性；③边界和初始化条件。网格定义问题的几何学特性，构造行为和相关的物质属性表明了干扰下的模型的反应类型，边界和初始条件定义内部状态。这些条件被定义以后，模型将以初始的平衡状态进行计算。然后设置一个改变，接着模型的响应又被计算。对于直接的有限差分程序像FLAC和一个习惯的隐含解决程序而言，它们对某个问题的实际解决方法是不同的。FLAC使用一个直接的时间步骤方法去解决代数方程。当达到一定的计算步骤以后，可以得到结果。在FLAC中，得到结果所要求的步数可以由代码自动控制或者由用户手工控制。FLAC的基本流程图如图7所示。图7FLAC运算流程图目前该程序已经广泛应用于水利、采矿、地震，地质、石油和土木等领域进行应力场及位移场的分析，取得了很好的效果，FLAC2D和FLAC3D可以建立相应的二维和三维的地质模型。FLAC数值模拟软件在分析冲击矿压的发生机理、矿山压力规律等方面取得了颇多成果4.2数值模拟的建立1.模型的建立本次研究的数值模拟的地质条件是参考王庄煤矿的地质和开采条件。数值模拟对地质条件进行简化，岩层倾角按0°考虑，模型见图8，模型垂直方向从下到上为细砂岩27m，砂质泥岩10m，泥岩4m，煤层8m，砂质泥岩5m，细砂岩3m，砂质泥岩8m，煤层1m，砂质泥岩16m，砂泥岩互层2m，粉砂岩18m，泥岩10m。模型尺寸为长500m×宽300m×高112m，根据岩层的实际情况，材料本构模型为摩尔-库伦模型。图8数值计算模型平面图2.建立初始模型在FLAC软件中，根据上述模型的构建，在巷道开挖前，原始岩体由46500个大小不同的网格构成，其尺寸为500m×300m×112m。本模型采用FLAC3D软件，所以模型是三围的，可以很形象的描述回采巷道底鼓的变形特征。原始模型如图9所示。（1）煤岩层力学参数数值模拟中的煤岩体力学参数，参考王庄煤矿地质报告和实验室测试结果，对于煤岩层厚度简化取整数考虑，具体的煤岩层力学参数见表3-1。表2煤岩层力学参数岩层密度kg/m3体积模量/GPa剪切模量/GPa粘结力/MPa内摩擦角/°抗拉强度/MPa泥岩26408.04.84.23511.55粉砂岩2700371.85砂泥岩互层2600368.2砂质泥岩2600368.22号煤层14001.094.133.6832砂质泥岩2600368.2细砂岩25004.744.13711.55砂质泥岩2600368.23号煤层14001.094.133.6832泥岩26408.04.84.23511.55砂质泥岩2600368.2细砂岩25004.74.04.13711.55（2）边界条件：模型采用平面应变分析，底板和两帮固支，即：左、右边界横向位移及速度为零，底部边界竖向位移及速度为零，顶板载荷按上覆岩层厚900m计算的应力值加载，故模型上边界施加22.85MPa的等效垂直应力载荷，重力加速度为9.8m/s2，模型假定王庄矿的原岩图9原始岩体模型立体图原岩应力平衡监测本模型的原岩应力平衡采用两个参数进行监测，一个是点（52.5，10，45）在Z轴方向上的位移迭代变化，另一个是模型中的最大不平衡力。如果最大不平衡力很小，说明记录的位移变成常数，达到平衡状态。本模型求解设置最大不平衡力为50N，一旦小于此值，则求解过程终止。两个监控变量变化曲线图如图10和图11。图10最大不平衡力采样记录图图11点（52.5，10，45）Z轴位移采样记录图从图10和图11可知，最大不平衡力和点（52.5，10，45）在Z轴上的位移随着模型动态的求解而逐渐趋近于0，说明此时模型已经处于应力平衡状态。2.开挖巷道王庄煤矿设计，工作面长度为220m，回采巷道宽度为5m，高为3m，沿着煤层底板掘进，所以在模型中巷道外侧各留有50m，以保证模型的相似性。模拟结果如下图所示。图12巷道开挖立体图图13回采巷道断面图模拟过程中同时监控了点（52.525040.8）在Z轴方向上的迭代位移量和最大不平衡力，通过点（52.525040.8）在Z轴方向上的位移量可以反映巷道开挖后巷道底板位移量，即反映了巷道底鼓量的大小。如下图所示图14开挖巷道模型最大不平衡力采样记录图图15点（52.5,250,42.5）Z轴位移采样记录图3.开挖工作面因模型中两个回采巷道贯穿了模型，所以将工作面开挖在模型的一端，只贯穿两个回采巷道，这样带有工作面的回采巷道模型就生成了，模拟最终结果如下图所示：图16工作面开挖立体图图17回采巷道断面图图18开挖工作面模型最大不平衡力采样记录图模型运行过程中，同时检测了点（52.525040.8）在Z轴方向的迭代位移量和最大不平衡量，这样与开挖巷道时该点的位移量对比可以看出采煤工作面对距工作面245m远的地方的采动影响。监控曲线如下图所示图19开挖工作面点（52.525040.8）Z轴位移采样记录图4.最终结果（检测巷道底板的位移量）从以上分析可知，王庄煤矿巷道底鼓不明显，但是巷道开挖和采煤工作面开挖后，对巷道底板有影响，从图11、图15和图19对比可知，巷道未开挖前模型各点的位移是平滑过渡的，而巷道和工作面开挖后，底板点的位移就是上下剧烈浮动的过渡，直至达到新的平衡。说明，巷道开挖后，巷道底板会受地应力的影响而发生变形，当围岩稳定性差或底板较软时，就可能发生底鼓。5结论本文首先通过理论论述了巷道底鼓产生的原因，巷道底鼓的类型，以及常用的巷道底鼓的治理方法；其次，本文通过FLAC3D软件对王庄煤矿回采巷道进行了巷道底鼓模拟分析，证实了王庄煤矿底鼓不明显，同时给出了研究巷道底鼓的数值模拟方法。巷道底鼓是一个复杂的物理化学变化过程，它的原因也不能孤立考虑，要综合考虑所有可能的情况，然后进行现场治理试验，选择正确的治理措施。参考文献[1]钱鸣高、石平五.矿山压力与岩层控制.徐州：中国矿业大学出版社，2003[2]王作棠、周华强、谢耀社.矿山岩体力学.徐州：中国矿业大学出版社，2007[3]陈炎光、陆士良.中国煤矿巷道围岩控制.徐州：中国矿业大学出版社，1994[4]康红.软岩巷道底鼓的机理及防治.北京：煤炭工业出版社，1993[5]M.奥顿哥特.巷道底鼓的防治.北京：煤炭工业出版社，1985[6]杨庆.膨胀岩与巷道稳定.北京：冶金工业出版社，1995[7]李增学.煤矿地质学.北京：煤炭工业出版社，2009[8]杜计平、孟宪锐.采矿学.徐州：中国矿业大学出版社，2009[9]许家林.煤矿绿色开采.徐州：中国矿业大学出版社，2011英文原文EnergyEfficientClusteringProtocolforEarlyWarningSystemforMiner'sSafetyinCoalMinesK.A.UnnikrishnaMenon,DeepaMaria,HemalathaThirugnanamAmritaCentreforWirelessNetworksandApplicationAmritaVishwaVidyapeetham,AmritapuriEmail:kaumenon@,deepamaria89@,hemalatha@Abstract:EarlydetectionofspontaneousexplosionsincoalminescanbemadepossiblebymonitoringtheconcentrationoftoxicgasessuchasCarbonmonoxide(CO),Methane(CH4)andHydrogensulfide(H2S).Methanegasdetectionisveryimportantforoutburstprediction.Inordertoprotectpeopleandtoavoiddestructivesequence,itisnecessarytodesignasystemthatcanpredictmethaneoutburstincoalmines.Inordertoimprovethereliabilityofgasmonitoringincoalmine,wedesignawirelesssensornetwork(WSN)withgassensors.Thewirelesssensornetworkissuitablefortoxicgasmonitoringinthesevereenvironmentofundergroundcoalmines.Semiconductortypemethanesensorhavinglowpowerconsumptionandhighsensitivityisusedintheproposedsystem.ThechaintypeclusteringoflowpowersensornodesalongwithdataaggregationisdevisedtooptimizethepowerconsumptionbytheWSN.Additionalfeatureofminimumdatatransmissionandstatetransitionsbetweenlistening,sleepingandtransmittingmodesinsensornodesalsoguaranteepoweroptimization.1.INTRODUCTIONMiningindustryissusceptibletovarioustypesofdisasterswhichleadtoheavylossofhumanlives,propertyandinfrastructure.[1]Theissueofsafetyintheminesisstillunsolvedalmostallovertheworld.Thereareanumberofriskfactorsinvolvedintheundergroundcoalmineslikefaulting,mineexplosions,minefires,suffocationbythepoisonousgasesformed,mineinundations(floodingfromwatertable),minecave-insorrooffallsandseismicchanges(duetonaturalearthquakesorduetominingoperations).Aspersurvey,itwasseenthatthemineexplosionsarethemaincauseformajorityoftheundergroundmineaccidents.Themaincauseformineexplosionsisthepresenceoftoxicmethanegasinaninsufficientoxygenenvironment.Theproposedsystemaimsatdevelopinganadvancedpowerefficientearlywarningsystemtosafeguardtheminersfromhighexposuretothetoxicmethanegas.Anearly-warningsystemmustbeestablishedsoastosendsignalsbeforeadisasterhappens.Alongwiththetechnologyforanearly-warningsystem,theproposedsystemhelpstodecreasetherateofaccidentsandtoimprovetheemergencysafetymeasures.Existingsafetysystemsuseawiredinfrastructurewhichcouldgetdestroyedduringsomedisasters,powerfailureorpropagationhazardswhichwillleadtoaninefficientsystem,necessitatingdeploymentofawirelesssensornetwork.Theobjectiveistodevelopapoweroptimizedandefficientwirelesssensornetworktosensethepresenceoftoxicmethanegasandtowarnthemonitoringstationabouttheincreaseingasconcentration.Light,compact,lowcostandpowerefficientwirelesssensornodessubstitutethetraditionalwired,heavyandfixedmonitoringequipmentandleadstofaster,easierandlarge-scaledeploymentsinaharshandsophisticatedenvironment.Thesystemcanthusreducethechancesofmineexplosionsanditshigherimpactontheminersbyprovidingawarningbeforethehazardhappens.Wirelesssensornetworkshaveattractedmoreandmoreresearchinterestincoalmineapplicationsfortheiradvantagesofselforganization,lowcostandhighreliability.Sensornetworksareusedinvariousapplicationsmainlyduetothesimplicityandefficiency.WSNisacombinationofsensortechnology,embeddedsystemsandwirelesscommunications.Ithasbeenusedinmonitoring,datacollectionofenvironmentalparametersandtransmittedtoterminalsbyselforganizingwirelessnetworkswithrelaymethod.WSNconsistsofmanytinysensornodeswithwirelesstransmissionabilityandcomputationalability.ThedistanceamongnodesofWSNisalwaysveryshort.Itusesmulti-hopwirelesscommunicationforlongdistanceapplications.WSNnodeshavethefollowingfundamentalfunctions:datacollectionofparameters,dataprocessinganddatatransmission.CombiningWSNwithappropriatecommunicationtechnologyisaperfectschemeformineemergencycommunication.Themonitoringsystemforminesafetywasdesignedtocatertheproblemsfacedbyminersandtomonitorvariousenvironmentalparametersinthecoalmines.2.RELATEDWORKAlthoughthereareanumberofminemonitoringsystems,onlyafewofthemmakeuseofwirelesscommunicationtechnology.Monitoringsystemsmainlyusetheconventionalwiredinfrastructuresoastoensureminimumpacketloss.Therearemanyissueslikeexplosions,disasterslikeearthquakesandfloodingtohamperthewiredinfrastructureandwhichdestroythecommunicationlinksunderground.Also,whentheminingprocessextend,thewiringhastobeextendedwhichincreasesthecostofthesystem.Thorstenet.alhasdescribedinthepaper[2]aboutasinglesemiconductorgassensordeviceoperatedinaT-cycledmode.Inthistheydevelopedahierarchicalidentificationstrategyfortheuseinundergroundcoalminesearlyfiredetectionsystems.Pramitandothershaddevelopedasystemin[3][4]todetecttheexactfirelocationandspreadingdirectionandalsoprovidethefirepreventionsystemtostopthespreadoffiretosavethenaturalresourcesandtheminingpersonnelfromfire.Simulationanalysisresultsshowedthattheaveragenetworkdelayvariesalmostlinearlywiththeincreaseinthenumberofhops.Inanotherpaper[1],awirelesssolutionforthemonitoringandcontrolsystemwasdesignedanddetailsofthenetworkestablishmentandasoftwaresystemtoviewthedetailswasalsoobserved.Theycomparedthreebasicstar,meshandmixednetworktopologystructuresandselectedthetopologystructuremoreappropriateforlargescalesensornetworks.Thenetwork,accordingtothemixednetworktopology,whichintendstocombinetheadvantagesincludingthesimplicityofthestarnetwork,themulti-hoptransmissionandself-healingfromthemeshnetwork,wasfoundtobeappropriate.LocalizationofminersusingRFIDwasdiscussedin[5].Localizationalgorithmstofindtheexactlocationoftheminersweredesigned.Paper[6]dealswithanenergyefficientmethodingasmonitoringbutthesystemmakesuseofawiredmedia.3.PROPOSEDSYSTEMA.OverviewInthecurrentresearchwork,weconsideredresearchissueslikechoosingofanefficientwirelesstechnologyincoalmines,methodtodevisefasttransmissionofwarningsignalstolongrangedistanceanddevelopmentofenergyandcostefficienthardwaremodule.Intheproposedsystem,[6]ZigBeetechnologywaschosenasanefficientwirelesstechnologytobeusedincoalminessinceitisalowcost,lesspowerconsumingtechnologywhichhaslongbatterylifetime.Also,anumberofnodescouldbeconnectedinanetworkbyusingZigBeetechnologyandisanefficienttechnologywhenimplementedincoalmines.Asapartofimplementingthisnetwork,ahardwaremoduleisdevelopedforasensingtoxicmethanegasandtotransmittheexcessivegasconcentrations.Hardwaremoduledesignedforthesensornodewasofverylowcostandthuscanbedeployedinlargenumbersinthecoalmines.Poweroptimizationinthesystemwasbroughtbydecreasingtheamountofwastefulenergyconsumed,theamountofdatatransmittedandbydevisingsomeenergyefficientdataaggregationandroutingprotocols.Sincetheapplicationistomonitorthegasconcentrationsundergroundbyconsideringpowerusageminimization,chaintypeclusteringisagoodtopology.Also,theclusteringprotocolprovidesaneffectivemethodforprolongingthelifetimeofawirelesssensornetworkandforlongrangecommunication.Protocolwilltransferdatafromthelowerlevelsensornodestoneighboringclusterheadnodes(CH)andpropagatethistillthecentralmonitoringstationinchaintypemulti-hops.Chaintypeclusteringofthesensornodesisshowninfigure1.Theprotocolconsistsoftwoparts,oneiswithrespecttoclustermanagementinsensorarea,andtheotherisaboutthedataaggregationanddatatransmissionbetweenthesensorareaandthecentralmonitoringstation.Accordingtotheproposedprotocol,performanceaftermulti-hopcommunicationismuchbetterthansingle-hopclusteringprotocolsintermsofnetworklifetimeandenergyconsumptionwhenthemonitoringstationislocatedfarawayfromthesensingarea.Fig1:ChainTypeclusteringofsensornodesSeveralsensornodesaredeployedinaparticularregiontoensuredataaccuracy.FewsensornodescombinetoformaclusterandaCHischosenasthenodewithmaximumremainingenergy.Thenodesinaparticularregionwhichsensedvaluesaboveapredefinedthresholdvalue(lowerexplosivelevel),transmitthegasconcentrationvaluestotheCH.Explosivelimitsofmethanegaswerefoundtobe5%-15%.AttheCH,thedifferentvaluesobtainedisaggregatedusingsomefunctionandisforwardedtotheneighboringCH's.Atlast,aftermanymulti-hoptransmissions,centralmonitoringstationreceivestheareaswherethereisexcessiveamountofgasconcentrationandrescueoperatorsareinformedabouttheregionswherethereischancefordisastrousexplosionsandfastandtremendousrescueoperationsareheld.Assumptionstakenfortheproposedsystemare:•Sensornodesarefixed/static.•Sensornodesaresynchronizedintimewithallothernodes.•RemainingenergyofeachofnodesisknowntotheneighboringnodesandthusitiseasytoelecttheCH.•Locationofthenodesisknownpreviously.•Interferencefromotherdevicesisassumedtobenegligible.•Nodesarelargelydeployedinaregionfordataaccuracy.Accuracyofdatacanbeobtainedbydeployinganumberofsensorsinaparticularregion.B.SystemDesignIntheproposedsystemwemakeuseofseveralsensornodesdeployedinthemines.SystemArchitecturefortheproposedsystemisshowninthefigure3.Mostlythesenodesareplacedalongthewallsorroofofthemineswherethegasconcentrationcanbemeasuredmoreaccurately.Thereisacentralmonitoringstationabovethegroundwhichwillhaveanumberofofficersmonitoringthesafetyoftheminersworkingunderground.Wheneveranalarmorwarningofsomeexplosionisreceivedatthestation,theyinformtherescueoperatorsandquickrescueorevacuationoperationsarecarriedout.Architectureofasinglenodeisasshowninfigure2.Ateachsensornodetherewillbedifferentmoduleslikesensorunitconsistingofvarioussensors,aprocessingunittoperformseveralcomputations,memorytostorethevaluestemporarily,powerunittosupplyexternalpowerandacommunicationmoduletotransmitthesensedvalueswirelessly.Therewillbesomeprotocolslikedataaggregationandclusteringprotocolsinordertoreducethepowerortomakethenodemoreenergyefficient.Powerefficiencytothewholesystemcanbebroughtaboutbyusingsomeclustering,efficientdataacquisitionanddataaggregationprotocols.Clusteringroutingprotocolprovidesaneffectivemethodforprolongingthelifetimeofawirelesssensornetwork.Powerco