煤矿综采工作面矿山压力监测探讨(1).pdf

202 0 12 科研开发 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research X J X 煤石广综采工作面石广山压力益测探讨 * 贾耀斌 山 西 阳 煤 集 团 翼 城 上 河 煤 业 有 限 公 司 山 西 043500 摘 要 矿山的压力将会直接影响煤矿的安全生产。只有全面地加强对煤矿生产的过程进行监控，才能够有更好的意义。本文结合实际案 例具体介绍综采工作面矿压在线监测系统的开发思路，希望能够利用先进的传感技术和其他处理技术来建立起安全的监测系统。在实际应 用的过程中，这样一个监测系统确实取得了较好的效果，对于煤矿生产有一定的借鉴作用„ 关 键 词煤矿综采工作面；矿山压力；监测技术 中 图 分 类 吾 TD82 文 献 标 识 码 A Discussion on Mine Pressure Monitoring in Fully Mechanized Coa丨 Mining Face Jia Yaobin Yicheng Shanghe Coal Industry C o. , Ltd. , Shanxi Yangmei Group, Shanxi, 043500 Abstract Mine pressure will directly affect the safe production o f coal mines. Only by comprehensively strengthening the process monitoring of coal mine production can it have better significance. This paper introduces the development idea of the mine pressure on-line monitoring system in fully mechanized working face based on actual cases. It is hoped that advanced sensing technology and other processing technologies can be used to establish a safe monitoring system. In the process of practical application, such a monitoring system has indeed achieved good results and has certain reference value for coal mine production. Key words fiilly mechanized coal mining face ； mine pressure \ monitoring technology 引言 矿山压力将会使得采矿工程过程中的围岩和支护产生变 形，甚至也会直接被破坏。在诸多影响采矿工程的稳定性因素 中，矿山的压力是最主要和最根本的因素。因此，只有全面地 掌握回采工作面内部液压支架的压力，才能够更好地提升安全 系数，之后也才能够让生产更好地进行。通过掌握顶板的来压 规律自然可以更好地促进回采工作面发挥更大的作用。 1. 矿山压力监测系统概述 通常，多数综采工作面内部存在压力检测系统都是由压 力表、数据采集器和压力监测系统组成的。但是，在实践的 过程中，多数的工作压力表都只能够记录5min之内的来压情 况。每过5天，工作人员可以根据相关数据内容将工作面压 力表内部的数据带回到地面上。之后再将采集器内部的数据 传输到矿山压力检测系统中。专业人员自然就能够在第一时 间对存在于井下工作面的周期来压进行监测，最终也就能够 在短时间内掌握工作来压的情况。 2. 实际案例 中兴煤矿3211工作面的标高为12151483m, 井下的标高为 758786m。该工作面的倾斜长度为180m[ 1]。该工作面又位于三 采取的右翼，西面为3213工作面，南面则为总轨道大巷和回风 巷道。可以看出，整个工作面都布置在一个西南高和东北低的 构造中。但是，目前一采区和二采区巷道内部掘进的过程中会 产生严重的变形，如果有必要则需要及时进行返修。 3■综采矿压在线监测系统分析 ⑴ 系 统 原 理 综采工作面主要是由矿用本安型分站、矿用兼本安型电 源和其他不同种类的传感器共同组成的。所采集到的信号主要 是由大量的模拟信号和开关信号组成的。两种信号在运行的过 程中结合了最先进的单片机技术，再由专业的传感器将信号直 接转换成电信号。所有的电信号在被放大和转换之后，单片机 再定时采集、处理和传输信号。只有全面地明确了系统原理才 能够让在线监测系统在关键时刻发挥重要的作用。 ⑵ 系 统 硬 件 设 计 在设计系统硬件的过程中，专业人员先测量不同类型的 物理量，之后再借助传感器将已经被检测到的物理量直接转 化成电信号。所有的电路在放大之后，滤波和模数会直接被 转换。可以再借助单片机直接处理相关的数字信号。可以看 出，专业的显示电路确实能够在第一时间就显示有关的数据 信息。红外通讯电路可以全面设置变送器内部的工作参数， 并在之后全面地进行声光报警输出。 4.实际案例分析 1案 例 回 顾 该煤矿位于中央采区工作面的内部，煤层底部的标准高 度介于455-533m, 地面的标高为134m, 煤矿上部就是著名的 3002采空区。煤矿的下部为没有被开采过的3006工作面，北 边不存在己经被开采过的工作面。整个煤层的平均倾斜长度 为135m, 煤层倾斜的角度为26 该煤层顶部多数由石英 砂岩组成，平均厚度为3.0m, 内部也有众多的碎石片。 随着工作面回采的不断进行，原先的老顶将会比较牢 固，采空区内部裸露出的面积不容易塌下来。但是，如果在 施工的过程中一旦出现塌落的现象，其内部的面积会很大。 塌落区内部的空气就会形成一种冲击波，进而产生极大的摧 毁力。如果摧毁力达到了某种程度，就会直接给工作面的应 力造成负担。悬空老顶的面积如果达到一定程度之后，整个 工作面就会开始下沉。随着工作面不断地向前推进，矿山的 压力会呈现规律性的变化。 ⑵ 矿 压 致 测 系 统 该工作面的切眼长度为124m, 工作面内部存在的ZF2802- 16型的支架支护会发挥巨大的作用。专业人员可以先分析矿 山压力表的特性，并 遵 循 “ 10架安放1个压力表”的主要特 性。同时将压力表用1、2、3、4这样的数字进行编号，在采 集数据的过程中，专业人员需要遵循每5min记录一次来压数 据的规律。操作人员平均3_5d都需要借助采集器来将数据传 输到电脑内部的压力监测系统内部，之后再借助专业的软件 来了解工作面的来压情况™ 。之后只需要结合支柱阻力曲线 进行分析，就可以在第一时间预测工作面内部周期来压的规 律，这样也能够为生产过程中的决策提供有效的依据。图1 为该煤矿内部的矿压监测系统。 图1 矿压监测系统 5.矿山压力监测数据分析 图2分析了以上4次周期来压的记录。主要的时间为5月4 日、5月11日、5月19日和5月27日。 图2 13004-1-作面周期来压期间矿压变化情况示意图 从图2可以看出，每次都可以以工作面的顶板周期为基 础来进行分析。正因为多数工作面的支架内部都会存在压 力。在实际来压过后，内部支架的压力就会不断地下降，之 后支架内部的压力又会直接变得稳定。正因为工作面支架和 顶板接触之后表现出极强的刚性。如果顶板出现断裂之后， 工作面支架后方的采空区会露出一定的面积。如果面积内部 的跨度露出一定的距离之后，顶板就会在上覆岩层的作用之 后更快地垮落。正因为本身面积较大，所以在使用的过程中 会产生巨大的冲击力，支架自然会在较短的时间内受到很大 的应力。随着工作面继续向前发展，顶板也会在达到一定距 离之后直接垮掉，这样就能够使得整个采空区发挥更大的作 用。 6.使用矿山压力监测系统的注意事项 在实际使用矿山压力监测系统的过程中，专业的人员需 要注意如下几点要求第一，可以借助矿山压力监测系统来 掌握位于工作面的周期来压规律。专业的技术人员更需要通 过有效地指挥和调配来推动工作面的建设。煤壁才能够变得 更加完整。第二，在实际监测的过程中一定要全面提升工作 面支架的强度，并让支架的初撑力不小于30MPa, 如果压力 确实低于规定的值，专业人员则需要在第一时间查找内部的 原因。第三，全面提升支架的稳定性，避免支架内部出现高 低差的现象。注意将高差控制在支架侧护板的2/3的位置， 避免出现爬架和咬架的现象。第四，在实际割煤之后在第一 时间进行顶部支护[4]。注意让支架的数量和质量都能够符合 相关的要求。在实际周期来压期间要缩小顶部控制的距离， 最终才能够通过减少顶板裸露的面积来减小工作的压力。第 五，注意在每班安排真正有经验的人去现场把关，再在之后 观察顶板的情况。如果一旦在观察的过程中出现异常情况， 则应该第一时间向有关的人汇报。 7.应用效果 该矿山压力监测系统实际应用的过程中会有一定的效 果第一，多数综采工作面内部的矿压在线监测系统可以很 方便地分析有关数据，并通过分析顶板运动的规律来设计合 理的顶板，并对工作面支护的情况进行全面的评价，最终就 能够提升顶板控制的安全性。第二，通过运用该系统还能够 避免因为矿压变化而诱发的顶板事故，并在降低支架维护的 成本之后提升设备使用的寿命，最终提升经济效益。第三， 通过有效地运用压力在线监测系统可以全面地实现动态监 测。一方面能够为远程控制技术提供技术支撑，另外一方面 也能够为建设数字化矿山打下良好的基础。图3矿山压力监 测系统内部的结构。 图3矿山压力监测系统内部结构 8.结束语 综上所述，本文通过分析综采矿压在线监测系统的结 构，再具体分析内部的数据。可以看出，在使用矿山压力监 测系统的过程中需要注意各方面的内容。可以看出，通过运 用合适的矿压在线监测系统确实能够发挥更大的作用。 【 参考文献】 [1] 孟样军， 张申， 刘长友.工作面压力监测与专家系统分析 [J].矿山压力与顶板管理， 2016 5 63-69. [2] 王鸿建， 冯小龙,张剑英， 等.基于IPC的煤矿液压支架压力 监测系统设计[J].煤炭工程,2017 3 159-163. [3] 路佳.基于组态软件的液压支架压力远程监测系统[J].工 矿自动化， 2016 5 63-69. [4] 曹同生.综采支架压力计算机在线监测系统[D].山东科技 大学， 2016 5 139-143. 【 作者简介】 贾耀斌（ 1984-,男，山西阳煤集团翼城上河煤业有限公 司；研究方向煤矿生产技术。 152 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research 科研开发科研开发 202 0 12