CN201696091U - 矿山压力位移监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿山压力位移监测系统，其特征在于，包括井上部分和井下部分，所述的井上部分包括信息传输接口、监测主机及电源，通过信息传输接口井上部分连接井下部分；所述的井下部分包括主站，与主站连接有至少一个分站，其中每个分站连接有至少一个监测仪组，所述的监测组包括煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪组、顶板离层监测仪组、锚杆锚索测力仪组和超前支护测压仪组。本实用新型能够实时监测采场上覆岩层运动规律，实时监测采动影响和支承压力分布规律，实时监测巷道围岩活动规律，并以图形、仿真、文字、报表等多种方式来体现，不仅能对开采区的安全开采进行可视化的分析、决策，同时可进行井下环境的实时监测及预警。

Description

矿山压力位移监测系统

一、技术领域

本实用新型涉及一种矿用安全设备，尤其是涉及一种煤矿用顶板安全监测系统。

二、背景技术

传统的煤矿安全生产中面临着三大自然灾害：瓦斯爆炸、顶板冒顶、水突出。

其中瓦斯爆炸因为其危害的巨大性和事故的频发性，最为人们所熟知和重视，水的防治也随着排水方案和大功率水泵的出现而有了突破性的进展。但是，顶板事故的研究还远远跟不上煤矿安全生产发展的要求，现在，大部分煤矿对顶板的监测停留在用机械仪表测量，人工记录顶板压力、位移的状况。

三、发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种矿山压力位移监测系统；该系统能够实时监测采场上覆岩层及巷道围岩活动规律，并以图形、仿真、文字、报表等多种方式来体现。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种矿山压力位移监测系统，包括井上部分和井下部分：

所述的井上部分包括信息传输接口、监测主机及UPS电源，井上部分通过信息传输接口连接井下部分。

所述的井下部分包括主站，与主站连接有分站，每个主站可连接管理多个分站。每个分站可挂接多个煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪或多个顶板离层监测仪或多个锚杆锚索测力仪或多个超前支护测压仪；每个压力监测仪通过两个压力传感器监测两个压力测点、两个位移缩量传感器监测两个缩量测点；每个顶板离层仪通过两个位移传感器监测两个位移测点，每个锚杆锚索测力仪通过一个压力传感器监测一个压力测点；每个超前支护测压仪通过一个压力传感器监测一个压力测点。

井下传输系统的主站以CAN总线方式与分站连接；分站以CAN、RS485总线或ZigBee无线方式与监测仪连接；井下主站可选择TCP/IP环网、电话线、双绞线或单模光纤，与井上信息传输接口连接，通讯距离不小于10km，或通过TCP/IP环网与上位机连接。由于采用了低功耗设计，整个系统采用单一本安电源供电，供电及信号可共用一条电缆。

煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪主要应用于对煤矿工作面的综采支架的下缩量及综采支架压力进行监测。监测仪将顶板下移量及顶板压力转化为电子信号，通过数显技术及通讯技术，及时将顶板下缩量及顶板压力信息显示并上传给监测分站。

顶板位移监测仪主要应用于煤矿巷道的顶板及围岩内部离层的检测。将离层位移转化为电子信号，通过数显技术及通讯技术，及时将顶板及围岩内部离层位移信息显示并上传给监测分站。

锚杆锚索测力仪用于端锚的各类锚杆、锚索应力检测；采煤工作面开采过程中，随采场的推进，煤层受动压影响将发生塑性变形。锚杆锚索测力计可以测定受动压力值的变化，得以预防冒顶、冲击地压等相关事故的发生。将压力转化为电子信号，并将监测数据到的锚杆锚索应力信息上传上传给监测分站。

超前支护压力仪通过实时测量得到采煤工作面前方和顺槽外侧外应力场的范围大小及其动态变化过程，并将监测数据到的锚杆锚索应力信息上传上传给监测分站，为采场来压预测预报、巷道布置、工作面支护设计、放项煤开采放煤工艺设计等提供设计和决策依据。

本实用新型的创新性在于以下三点：

1、该计算机监测系统软件，以宋振骐院士的矿山压力理论为核心，将综采支架压力与支架下缩量的同步检测，将巷道的顶板及围岩内部离层及端锚的各类锚杆、锚索应力实时监测，能以图形、仿真、文字、报表等多种方式来体现煤矿开采过程中上覆岩层的运动过程，不仅能对开采区的安全开采进行可视化的分析、决策，同时可进行井下环境的实时监测及预警。

2、同时监测综采支架压力及支架下缩量，两个参数可更准确的监测顶板运动规律；

3、基于CAN总线的井下通讯系统，保证了井下通讯的安全可靠性。井下至井上的远距离通讯采用TCP/IP环网、DTMF电话线、RS485双绞线或单模光纤等多种形式的通讯方式，最大限度的适应煤矿各种环境的使用。

该系统能够实时监测采场上覆岩层运动规律。实时监测采动影响和支承压力分布规律，实时监测巷道围岩活动规律。并以图形、仿真、文字、报表等多种方式来体现，不仅能对开采区的安全开采进行可视化的分析、决策，同时可进行井下环境的实时监测及预警。

四、附图说明

图1为本实用新型连接框图；

图2为基于ZigBee无线模块的连接示意框图。

五、具体实施方式

下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

一种矿山压力位移监测系统，如图1所示，本系统由井上部分和井下部分构成，箭头以上为井上部分，箭头以下为井下部分，其中井上部分包括信息传输接口、监测主机及UPS电源，井上部分通过信息传输接口连接部分。

井下部分包括主站、分站、煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪、顶板位移监测仪、锚杆锚索测力仪、超前支护测压仪和防爆电源组成。每个主站可通过CAN总线通讯方式连接并管理多个分站。

根据需要，每个分站可CAN总线连接方式通过挂接多个煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪、通过RS485总线连接方式挂接多个顶板离层监测仪、通过RS485总线连接方式挂接多个锚杆锚索测力仪、通过RS485总线方式连接挂接多个超前支护测压仪。

每个压力监测仪可监测两个压力测点、两个缩量测点；每个顶板离层仪有两个位移测点，每个锚杆锚索测力仪有两个压力测点，每个超前支护测压仪有一个压力测点。

分站与监测仪基于ZigBee无线模块连接框图如图2所示，井下传输系统主站至最远端分站的通讯距离不小于2km；分站至最远压力缩量监测仪的通讯距离不小于2km；井下主站可选择电话线、双绞线或单模光纤与井上信息传输接口连接，通讯距离不小于10km，或通过TCP/IP环网与上位机连接。本实用新型采用低功耗设计，整个系统采用单一本安电源供电，供电及信号共用一条电缆。

信息传输接口：放置在上位监测主机旁边，通过串口与监测主机相联，通过单模光纤或电话线或双绞线与主站相联，进行系统实时数据上传。在主站使用井下环网时，信息传输接口不用。

主站：安装在移动变电站上，安装位置应选择尽可能的远离乳化液泵站等振动源。主站与信息传输接口之间通过单模光纤或电话线或双绞线与主站相联或通过井下交换机接入井下环网。

分站：安装在靠近工作面的巷道内，安装位置应选择尽可能的远离乳化液泵站等振动源。分站通过专用通讯电缆与监测仪及主站连接。分站向总线上的监测发送数据请求命令，并接收各监测仪传上来的数据信息。接收数据信息后，一方面将数据贮存到数据盒中，另一方面等待主站请求上传。安装在分站上的数据盒在系统故障时，可方便取到井上，将数据上传给上位主机。

由此看见，本实用新型能够实时监测采场上覆岩层运动规律。实时监测采动影响和支承压力分布规律，实时监测巷道围岩活动规律。并以图形、仿真、文字、报表等多种方式来体现，不仅能对开采区的安全开采进行可视化的分析、决策，同时可进行井下环境的实时监测及预警。

Claims (4)

1.一种矿山压力位移监测系统，其特征在于，包括井上部分和井下部分，所述的井上部分包括信息传输接口、监测主机及电源，通过信息传输接口井上部分连接井下部分；所述的井下部分包括主站，与主站连接有至少一个分站，其中每个分站连接有至少一个监测仪组，所述的监测仪组包括煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪组、顶板离层监测仪组、锚杆锚索测力仪组和超前支护测压仪组。

2.根据权利要求1所述的矿山压力位移监测系统，其特征在于：井下主站通过电话线、双绞线或单模光纤与井上信息传输接口连接；井下主站以CAN总线方式与分站连接；分站以CAN或RS485总线方式与监测仪连接。

3.根据权利要求1所述的矿山压力位移监测系统，其特征在于：所述的煤矿用本安型活柱缩量及液压支架压力监测仪组、顶板离层监测仪组、锚杆锚索测力仪组、超前支护测压仪组中至少有包括一个监测仪。

4.根据权利要求1或3所述的矿山压力位移监测系统，其特征在于：每个压力监测仪设有两个压力传感器、两个位移缩量传感器；每个顶板离层仪设有两个位移传感器；每个锚杆锚索测力仪设有一个压力传感器；每个超前支护测压仪设有一个压力传感器。 

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