1 KJ21矿山压力监测系统简介
KJ21矿山压力监测系统（原KMJ30采动应力监测系统）主要用于实时、在线监测液压支架工作阻力、立柱伸缩量、超前支承压力、煤柱应力、锚杆（索）载荷、巷道变形量及人员定位和管理等。系统打破传统的“定时采样模式”，首创新型采样模式，能够准确记录支架的降、移、升全过程。长期进行矿压监测，还可以进一步揭示矿压显现规律，预测、预报顶板事故和顶板灾害及冲击地压。系统结构及软件显示如图1~3所示。
系统特点：
（1）采用开放的TCP/IP协议，支持CAN/RS485总线等多种信号接入，可扩展性强，可方便接入矿井各种子系统；
（2）攻克了工作面连接电缆易断裂的难题，采用特殊保护结构加强电缆的抗拉性、抗剪性、抗扭性；
（3）地面主机安装C/S架构软件，分析速度快；网络客户端安装B/S架构软件，直接通过IE浏览器查看数据，方便快捷，两者均可自动生成分析顶板来压步距及矿压报表；
（4）井下断电后，系统可持续供电6小时；
（5）多工作面、多巷道、多采区同时监测，互不干扰；
（6）数据传输方便，电话线、矿用通讯电缆或以太环网均可传输；
（7）完善的故障自诊断能力及远程控制功能。
系统技术指标：
（1）防爆标志：Exib I
（2）量程
支架压力记录仪：0~60MPa
钻孔应力计：0~30MPa
锚杆（索）测力计：0~280kN
围岩移动传感器：0~400mm
立柱伸缩量记录仪：0~200mm
（3）精度
支架压力记录仪：0.01MPa
钻孔应力计：0.1MPa
锚杆（索）测力计：0.1kN
围岩移动传感器：1mm
立柱伸缩量记录仪：1mm
（4）数据传输速率：2400 bps
（5）传输介质：电话线、电缆或光缆
（6）软件平台：windows xp/vista/7
（7）能够直接生成矿压报表，可网络化显示
图1 KJ21矿山压力监测系统结构
图2 KJ21矿山压力监测系统软件单机版界面
图3 KJ21矿山压力监测系统软件网络版界面
2 支架压力子系统
该子系统用于在线监测煤矿井下液压支架工作阻力，分析顶板来压规律和支架的适应性，为支架选型提供科学依据，系统结构如图4所示。该子系统具有如下显著特点：
（1）首创新型传感器采样模式，能够准确记录支架降、移、升全过程，判断采煤循环数量；
（2）支架压力记录仪连接电缆采用特殊的加强保护结构，抗拉性、抗剪性、抗扭性好，尤其适合煤矿井下等恶烈环境下使用；
（3）支架压力记录仪能够瞬时显示压力值，方便支架工给足支架初撑力。
图4 支架压力监测子系统结构
3 软件操作平台
近几年，我国煤矿回采工作面推进速度大大增加，部分高产、高效工作面每隔1~2天即发生一次周期来压，矿压显现将呈现新特点，原有的采用每日支架工作阻力最大值分析工作面顶板来压步距的方式已不再适用，针对新情况，天地科技股份的限公司自主开发了新型采动应力监测系统软件，该软件能够自动分析支架初撑力、末阻力，近似分析推进度和周期来压步距。软件分析实例如图5~7所示。
Windows 98/2000/me/XP/Vista系统能够直接生成矿压报表，可与局域网，Internet 相联
①初撑力分析
一次采煤循环完成至下一次移架前支架的工作阻力称为循环末阻力；一次移架完成后，支架处于初撑时的工作阻力为初撑力，一个采数循环只有一个初撑力和一个末阻力。
图5 初撑力及末阻力分析实例
②推进度分析
推进度分析是在初撑力分析的基础上，计算整个时间段内的初撑力或循环末阻力的个数，乘以相应的进尺而得到。由于在实际采煤循环过程中，每个循环进尺不一定相同，因此分析出来的工作面推进度也只是近似的，用户可以做适当修改。同时用户也可以不经过分析，直接输入进尺。推进度分析为后面的周期来压分析提供基础。
图6 推进度分析实例
③周期来压分析
在成功分析推进度的基础上，以实测每日支架最大工作阻力为纵坐标，日期及推进度为横坐标，绘制每日最大工作阻力和推进度关系曲线。以每日最大工作阻力最大值的平均值加一倍均方差为判断周期来压的标准，得出工作面周期来压时间及来压步距。
此软件更能对支架数据进行历史曲线的分析。包括单架实测阻力曲线、单架最大阻力曲线、单架加权阻力曲线、多架实测阻力曲线、多架最大阻力曲线、多架加权阻力曲。分别绘制指定时间范围内的单个支架受力曲线、单个支架每天的最大阻力曲线、单个支架每天的加权阻力曲线、多个支架受力曲线、多个支架每天的最大阻力曲线、多个支架每天的加权阻力曲线。
图7 周期来压步距分析实例
4 新型传感器采样模式
为从根本上监测煤矿井下采煤工作面液压支架动作全过程，本仪器打破一般压力传感器的每隔固定时间采样一次的采样模式，自主研发了根据压力传感器的变化量采样的新型传感器采样模式，经过长期的现场实践证明，此采样模式较目前国内其它传感器的采样模式相比具有以下明显优点：
（1）更加适应煤矿井下采煤工作面液压支架的动作特点，实时反应支架在2秒内的阻力变化；
（2）新采样模式大大提高了存储芯片的利用率，杜绝了系统连续记录重复数据的现象；
（3）新型传感器采样模式为分析支架工作阻力数据，研究矿压显现规律奠定了基础。
5 高可靠性压力传感器
本公司自主研发的CDW-60型支架压力记录仪主要用来监测综采工作面支架工作阻力和立柱伸缩量，该仪器采用先进的钢弦式传感器，钢弦传感器与其它类型的传感器（如应变片，压阻式等)相比具有坚固耐用、可靠稳定、防潮防震、寿命长、频率信号输出、能够长距离传输而不会由于电缆电阻，接触电阻变化引起明显的衰减等特点，特别适合于煤矿井下潮湿、有爆炸性气体等恶劣环境下使用。
6 同类产品比较汇总
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矿压预测预报制度及矿压观测方案 一、矿压预测预报制度 1、初采工作面根据顶板控制设计，预测工作面的初次来压及周期来压步距。 2、工作面两顺槽要根据顶板结构和岩性安装顶板离层探测仪观测顶板，专人对顶板观测仪定期观测、记录分析。 3、工作面回采期间对超前支护阻力及工作面支护阻力进行观测，以及顶板破碎、煤壁冒漏片帮情况进行观测，并作好观测记录，形成报表报生产技术部。 4、在工作面上下出口预计来压位置悬挂周期来压预报牌板。 5、经过多次来压数据分析，掌握来压规律，对预计的初次来压及周期来压步距误差进行修正。 6、工作面回采结束后根据所有矿压观测资料编写矿压总结报告，并交技术科存档。 二、矿压观测方案 （一）、矿压观测内容 综采工作面的矿压观测研究的内容主要有： 支架阻力观测、支架活柱缩量观测、巷道围岩变形观测、巷道围岩表面位移观测、顺槽超前支护范围内单体液压支柱阻力观测，以及支护质量动态监测。 根据观测结果对工作面顶板及顶板活动规律、来压特征，工作面支架受力特点，支架对顶板的适应性和控制效果，超前支撑压力影响范围和分布特点，顶板、煤层稳定性，工作面支护质量等进行分析，并进一步了解煤、岩体力学参数等基础数据。
（二）、观测方法 1、支架阻力观测 利用（圆图压力自记仪）或压力表分别在工作面均匀布置10条观测线，观测支架前、后柱工作阻力的变化。测线布置在（133架）4#、18#、32#、46#、60#、74#、88#、102#、116#、130#支架上。由矿压部门、生产单位连续观测支架的初撑力、工作阻力。 2、支架活柱观测 用标记法在工作面上、中、下布置3条观测线，在移架后、下次移架前测量活柱下缩量。根据循环的次数，可算出循环下缩量和下缩速度。其测线与支架阻力测线对应布置，即分别布置在18#、60#、102#支架上。 3、统计观测 沿工作面采煤机移动方向每隔5架作为一观测剖面，矿压部门每班（天）统计一次端面顶板的破碎情况及煤壁的片帮情况（包括梁端距、片帮、冒高超过0.3m以上的区域及顶板破碎情况），同时统计支架安全阀开启量（率）、顶板冒落状况和支架因顶板压力损坏的部件等。 4、顺槽的矿压观测 （1）超前支护单体液压支柱阻力观测 在两顺槽超前支护范围内均匀各取5个点，用测压表测单体液压工作阻力。 （2）巷道围岩变形观测 利用顺槽成巷期间设置的观测基点观测。即两顺槽每隔50m安设顶板离层探测仪，监测顺槽顶板底板的相对移进量，用来推断顶板的运动过程和状态。 观测次数每10天观测一次。距离切眼较近的顶板离层仪，当临近顶板来压时加密观测，可视变化情况每天（班）观测一次。 （3）巷道围岩表面位移观测
矿压观测制度 综采矿压监测管理 一、综采队要使用、维护好KJ216顶板动态监测系统，保证数据正常传输到地面。 二、、综采队要负责监测系统本安电源（127V）的正常供电， 三、综采队负责压力监测分站高压胶管及通讯电缆的维护工作。当出现高压胶管和通讯电缆损坏时，要及时修补或更换。 四、所有监测设备（包括仪器仪表、通讯线、供电电源）如出现损坏、丢失，按设备原价进行赔偿，并要查明原因，找出责任人。 五、综采队要保证泵站压力达到≧30MP、乳化液浓度达到3%—5%。 六、工作面顶板不能出现台阶下沉，支架顶梁要接顶严实。液压支架初撑力要≧24MP，端面距最大值要≦340mm。 七、单体液压支柱（φ100mm）初撑力不得小于90KN（11.5MP）。 八、工作面采高必须控制在2.9~3.5米之间。 顶板矿压监测管理 一、矿压组负责井下所有巷道的矿压监测管理工作，对收集的矿压监测数据进行分析后要及时将结果报工程师审核签字后存档，为后续巷道支护设计提供科学依据。 二、认真开展日常性采掘工作面支护质量与顶板动态监测工作，对采掘队组报送的矿压监测数据进行分析，分析处理结果报送相关领导
和采掘队组。 三、观测人员对井下分管的采掘工作面支护质量与顶板动态监测数据，进行分析总结。 四、监测表格必须在井下现场认真填写，要求字迹清楚、数据准确，严禁井上填写或弄虚作假。 五、经常深入现场了解工作面顶板监测仪器仪表的使用情况，并监督、检查采掘工作面在初采(掘) 前矿压监测仪器仪表的安装情况。 六、对采掘工作面顶板监测使用的仪器仪表进行统一管理，建立矿压仪器仪表台帐，队组日常所需仪器仪表等设施，每月进行核实，其它所需拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等，待核实完好，同时不得影响队组生产。 七、对队组不按要求使用、保管拉拔器具、退锚器、力矩扳手、压力表等仪器设施，造成损坏或报废的要严格进行考核。 八、矿压组负责采掘头面及其它巷道矿压监测仪器设施的管理工作。 九、顶板离层指示仪的安装 顶板离层指示仪必须及时地安装在巷道顶板中部，每隔100m安设一组，在巷道开口处、交叉点、过煤柱、特殊地质构造等区域根据实际情况适当增设离层仪数量，安装时距工作面迎头不得超过100m。队组接到技术部的通知后要及时打顶板离层指示仪安装孔，并且要保护好顶板离层指示仪。
110工作法矿压监测系统技术要求 一、名称：110工作法矿压监测系统 二、型号：110 — KYJCXT 三、各监测设备技术要求如下： 1、TY-K03深孔成像仪技术要求 设备名称：深孔成像仪 规格型号：TY-K03 安装地点及用途：顺槽 数量：根据监测内容而定 技术要求： （一）主要参数 1）探头摄像机：采用700线近180°； 2）轨迹测量精度：方向：360°，最高分辨精度0.1°； 俯仰角：±90°，最高分辨精度0.01°； 横滚角：±180°，最高分辨精度0.01°； 3）传输线：U盘传输； 4）探头外径：Φ22~Φ100；适用孔径Φ25~Φ500； 5）提升速度：>0.20m/s； 6）内置电池：镍氢电，可连续工作8h； 8）工作电压：直流12V±5%；
9）主机尺寸：288mm×230mm×90mm； 10）重量：主机2.7Kg，探头最大5Kg； （二）技术要求 1）可量测任意全方位倾角的钻孔结构产状角度； 2）同时实现数字视频、拼图成像、钻孔轨迹测量； 3）适用孔深：深度线可根据可续需求生产，目前可测试孔深0~1500米。 4）存贮单元：极速CF卡，标准配置32G，可存贮≥2000余米的钻孔图像； （三）其它要求： 深孔成像仪要求提供煤安证、防爆证、产品说明书和合格证。供货方因产品质量、安装、维护等问题，12小时内应予以肯定的答复，并派专业技术服务人员在48小时内赶到现场，设备保修期为一年。 2、YHU200矿用本安型顶底板移近量监测仪技术要求 设备名称：顶底板移近量监测仪 规格型号：YHU200 安装地点及用途：顺槽 数量：根据监测内容而定 技术要求： （一）主要参数 1）测量范围：（0～200）mm
KJ616煤矿矿压监测系统 说明书 版本号：Version 1.0 出版日期：2014.1.1
1、概述 1.1KJ616型煤矿顶板动态监测系统是用于煤矿顶板压力动态的计算机在线测量系统。系统将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境条件下对煤矿顶板的自动监测和分析。系统包括五个组成部分：1、计算机及数据处理软件；2、KJ616-J(A) 地面输出本安型传输接口；3、KJ616-J(B) 矿用本安型信息传输接口； 4、KJ616-F矿用数据传输分站； 5、KJ616-F1矿用本安型数据传输子站，GPD60矿用压力传感器，GPD450M锚杆（索）应力传感器，GUD500矿用围岩移动传感器，GZY25矿用本安型钻孔应力传感器； 6、本安型供电电源。 另外包括：电缆、接线盒、转接器等本质安全型部件组成。 1.2 系统的型号、名称 1.3 使用环境 1）环境温度：-10℃～+40℃； 2）相对湿度：＜90% （+25℃）； 3）大气压力：80kPa～106Pa； 4）海拔：＜3000 米；
5）无显著振动和冲击的场合； 6）允许在煤矿井下含瓦斯等爆炸性气体但无腐蚀性气体的环境中使用。 1.4 主要关联设备 见表1 2、结构特征与工作原理
图1 KJ616系统结构图 3.监测系统综合功能 1）实时监测综采支架的瞬时工作阻力/压力。现场实时显示、井上计算机显示（直方图、数据显示）。 2）顶板离层现场实时显示、报警、井上计算机显示。 3）锚杆应力现场实时显示、井上计算机显示。 4）煤体钻孔应力实时显示、井上计算机显示。 5）监测分站支架初撑力、最大工作阻力显示。 6）监测数据远距离通讯。 7）通讯分站显示各测点的数据。 8）井下系统硬件故障诊断和显示。 9）计算机软件实现了数据接收、原始曲线和数据查询、动态直方图显示，循环工作阻力自动识别和曲线报表综合处理，并具有报表、曲线打印输出功能。
采掘工作面矿压观测管理规定为加强采掘工作面矿压观测管理工作，准确掌握采掘现场矿压显现规律，使矿压观测真正起到科学指导矿井采掘设计、巷道布置及采掘现场施工，确保矿井安全生产，特制定《采掘工作面矿压观测管理规定》。 第一条成立矿压观测组织机构 组长：总工程师 副组长：地测副总工程师 成员：生产科全体人员、采掘专业技术管理人员 下设矿压观测管理办公室，办公室设在生产技术科，办公室主任由生产技术科长兼任。 组织机构职责：1、负责矿压观测的设计审批，组织开展矿压观测技术分析、优化支护技术方案；2、负责监督、检查、协调、指导采掘工作面矿压观测工作和日常矿压观测资料的收集整理、总结分析和分析结果应用的管理工作。 第二条采掘工作面开工前，矿井生产技术科编制矿压观测设计，报矿工程师批准后实施。在矿压观测过程中发现问题，及时修改完善。 第三条锚杆支护巷道矿压观测 1、所有采用锚杆支护的煤巷内必须安装顶板离层仪，对顶板离层情况进行观测，并用记录牌板显示，以便及时掌握顶板离层变化，观测巷道支护质量，确保掘进及回采期间的安全； 2、所有顶板离层仪应按安装时间的先后进行编号，并挂牌
管理，牌版上应清晰表明顶板离层仪的编号、安装日期、初始读数、深浅基点位置、观测责任人等内容； 3、顶板离层仪应安设在巷道的中部或交岔点的中心位置，顶板离层仪间距一般为30～50m，最前一个顶板离层仪距工作面迎头的距离不得超过50m（工作面需要爆破作业时对顶板离层仪进行保护）；巷道遇构造带、大断面（宽5.0m以上）及“丁字口”、“十字口”等处应增设顶板离层仪； 4、顶板离层仪深浅基点位置分别不低于锚索、锚杆的端头200mm，并在顶板离层仪牌板上明确标注具体位置； 5、顶板离层仪安装方法：用锚杆机在顶板上打孔至设计深度。用专用安装杆将上部锚固器推至钻孔上部（深基点位置），轻拉一下细钢绳确认锚固器已锚住，再将下部锚固器推至钻孔中设计监测位置（浅基点位置），检查确认孔口套管组件连接牢固，然后将其插入钻孔中，确保两个刻度指示环移动不受任何卡阻并确认孔口套管组件已固定在钻孔中，截去多余的细钢丝，将初始读数调“0”，并固定顶板离层仪，监测值准确性； 6、巷道掘进期间顶板离层仪由施工单位技术人员现场指导安装，并由施工单位安排人员负责观测和管理，确保顶板离层仪和牌板清洁、完好。巷道施工完毕进行移交时，连同记录牌板一并移交给接收单位，接收单位技术负责人应及时对接收的顶板离层仪读数、完好情况进行核查，确认无误后办理交接手续，并对
21907工作面矿压监测数据分析报告 1、初次来压分析报告： （1）21907工作面39m初次来压 （2）初次来压表现为：上出口10m范围内巷道底鼓严重，37-40号支架处煤壁片帮，30-39号支架底板有瓦斯涌出现象，支架压力增大。（3）采取措施：加强顶板管理，及时超前移架，严格检查上下两巷超前支护，发现自缩单体和损坏的π钢梁及时更换，底鼓地段进行拉底，保证泵站出口压力不低于31.5MPa，配合通风部门进行瓦斯治理，尽量缩小工作面控顶距，做到及时回柱放顶，使直接顶充分垮落。2、周期来压分析报告 （1）第一次周期来压步距30.7m （2）周期来压表现为：上出口10m范围内巷道顶板破碎且底鼓严重，12-20号局部支架处煤壁片帮，29-39号支架底板有瓦斯涌出现象，支架压力增大。 （3）采取措施：加强顶板管理，及时超前移架，严格检查上下两巷超前支护，发现自缩单体和损坏的π钢梁及时更换，底鼓地段进行拉底，保证泵站出口压力不低于31.5MPa，配合通风部门进行瓦斯治理，尽量缩小工作面控顶距，做到及时回柱放顶，使直接顶充分垮落。3、2016年1月周期来压分析报告 （1）本月4次周期来压，来压步距分别30.7m、30.1m、32m、32.1m （2）周期来压表现为：局部支架处煤壁片帮，局部支架处底板有瓦斯涌出现象，上下出口附近有底鼓现象，
（3）周期来压采取措施：加强顶板管理，及时超前移架，严格检查上下两巷超前支护，发现自缩单体和损坏的π钢梁及时更换，底鼓地段进行拉底，保证泵站出口压力不低于31.5MPa，配合通风部门进行瓦斯治理，尽量缩小工作面控顶距，做到及时回柱放顶，使直接顶充分垮落。 （4）1、加强工作面的顶板管理，严格按《 Bm2016-05号采煤作业规程》中规定进行施工，工作面煤壁应采齐采直，及时进行超前移架，缩短架前空顶时间和空顶距离，严禁在空顶、空帮及支护质量不合格的情况下作业。 2、加强上、下两巷的顶板管理，严格对两巷超前支护进行检查，出现单体自缩及时补压，出现π梁断、裂情况及时更换，对底板鼓起地段及时进行拉底，保证巷道高度不低于1.8m。保证上、下出口高度不得低于1.8m。 3、必须保证泵站出口压力不低于31.5MPa，支架初撑力不低于25.2MPa，单体液压支柱初撑力不低于11.5 MPa，杜绝管路出现窜、跑、冒、滴、漏液现象。 4、本次来压期间，要认真观察工作面顶板下沉量，及时采取针对性措施。 5、本次来压期间，人员进入机道内作业前必须先用长把工具（长度不小于1.5m）处理掉煤壁的伞檐，确认安全后方可进入机道作业。 6、当班回采班组要积极配合通风部门进行瓦斯治理。 7、周期来压期间机电人员要每班对机电设备进行完好检查，杜绝电器失爆。 8、周期来压期间尽量缩小工作面控顶距，做到及时回柱放顶，使直接顶充分垮落，以缓冲基本顶垮落时对工作面的冲击。 9、专职支架工负责调整支架间隙在规程允许范围内。 10、人员不可站在架间，以防活矸掉下伤人。 11、落煤后必须及时移架，并保证支架的初撑力和有效支护。 4、2016年2月周期来压分析报告 （5）本月3次周期来压，来压步距分别31.8m、31m、31m （6）周期来压表现为：局部支架处煤壁片帮，局部支架处底板有瓦斯涌出现象，上下出口附近有底鼓现象， （7）周期来压采取措施：加强顶板管理，及时超前移架，严格检查上下两巷超前支护，发现自缩单体和损坏的π钢梁及时更换，底鼓地段进行拉底，保证泵站出口压力不低于31.5MPa，配合通风部门进行瓦斯治理，尽量缩小工作面控顶距，做到及时回柱放顶，使直接顶充分
KJ21矿山压力在线监测系统在1242（3）工作面的应用张浩 发表时间：2017-11-08T09:34:46.943Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：张浩[导读] 摘要：介绍了一种新型矿山压力监测系统KJ21实时在线监测压力,阐述了其工作原理、安装与应用方法以及系统的性能优点和产生的经济效益。结合在1242（3）工作面使用的情况，总结了系统的使用情况，为系统的推广及使用提供了有效科学的依据。 安徽省淮南市淮南矿业集团谢桥煤矿综采二队摘要：介绍了一种新型矿山压力监测系统KJ21实时在线监测压力,阐述了其工作原理、安装与应用方法以及系统的性能优点和产生的经济效益。结合在1242（3）工作面使用的情况，总结了系统的使用情况，为系统的推广及使用提供了有效科学的依据。 关键词：监测系统实时在线现场总线 1 引言 随着我矿向更深的水平延伸、更复杂的地质条件开采，采煤工作面顶、底板压力也呈现逐步增大，更加复杂的趋势，造成的破坏也更加严重，因此，加强监测预警是防治关键。监测是根本，加强预警和分析才能真正指导生产。而目前的矿压观测手段及设备已不能满足现代化矿井的生产需求及日益复杂的地质条件。 2 概述 1242（3）大采高超长工作面，平均煤厚5.1m，倾向长363m，走向长2924m，由于该面煤层赋存厚，倾向长，更加易受动压及周期来压影响，造成片帮掉顶，走向长达近3000m，随着工作面回采，设备磨损老化，液压系统性能降低，如果仍然按经验操作可能会因对矿压估计不足造成帮顶事故，因此，先进的矿压观测手段及设备对于该面是十分必要的。鉴于上述原因，为了能够很好的监测工作面压力，该面特采用一种新型的压力监测系统-KJ21压力监测系统，该系统能够实时在线监测工作面的压力，分析压力现象，总结压力规律。 3 设备安装 该系统主要用于实时、在线监测液压支架工作阻力、立柱伸缩量、超前支承压力。该系统能够自动分析初撑力、末阻力、推进度及来压步距，自动生成矿压报表及报告。长期进行矿压监测，还可以进一步揭示矿压显现规律，预测、预报顶板事故和顶板灾害及冲击地压。 1242（3）工作面在5#、15#、25#、35#、45#、55#、65#、75#、85#、95#、105#、115#、125#、135#、145#、155#、165#、175#、185#、195#、205#共21个支架安装KJ21支架压力在线监测系统支架压力记录仪，实现工作面支架压力数据实时上传。 工作面设备8月5日安装完毕，传输网络8月11日开始正常数据上传。配套的分析软件为KJ21顶板灾害监测预警系统，如图1所示，可以实现工作面矿压数据的实时显示与存储、查询与分析等功能，如图2所示。 3.1．系统结构 KJ21矿山压力监测系统结构。系统共分为三个层次：设备层、传输层和管理层。1-计算机及数据处理软件；2-系统接收主机；3-井下通讯分站（数据采集器）；4-井下压力监测分机；5-本安型供电电源。 3.2系统功能 1、实时监测综采支架的瞬时工作阻力。现场实时显示、井上计算机显示。 2、监测分站支架初撑力、最大工作阻力显示。 3、监测数据远距离通讯。 4、通讯分站显示各测点的数据。 5、井下系统硬件故障诊断和显示。 6、计算机软件实现了数据接收、原始曲线和数据查询、动态直方图显示，循环工作阻力自动识别和曲线报表综合处理，并具有曲线打印输出功能。 4 系统特点 1、远距离实时通讯,地面计算机实时监测； 2、系统结构模块化：贯穿工作面和巷道只用1根电缆;井下分机可无次序任意扩展；单一本安电源供电；供电和信号传输共用1根电缆； 3、井下分机由独立的微机处理器控制,具有压力数字显示和工作状态指示功能；防潮、防水、耐冲击； 4、内嵌系统故障自诊断功能。 5 数据分析
矿山压力监测系统 高大上矿山压力监测系统，“招招见真功” 长期以来，依托核心技术问鼎煤矿检测系统行业前沿。坚持把创新作为破解深井老矿科学发展的“金钥匙”，为煤矿生产筑起安全防护墙。 经过与山东科技大学，中国矿大等多所高校开展交流与合作，研发生产的冲击地压监测系统被应用于矿山、非煤矿山采空区、预留矿柱或岩体及巷道矿压于一体的安全监测系统。系统采用了开放性的网络结构，升级后能够实现矿压监测信息的网络共享应力在线监测系统的各项数据，为超前预防冲击地压，确保安全生产提供了技术保障。 成绩只能代表过去，在以后的发展中，恒安人会虚心学习，走科技型道路，坚持以科技领先、以更好的质量、更完善的品种、更优惠的价格、优良的服务来满足客户需求。 矿山压力监测系统是一种适用于煤矿高产高效工作面综采支架压力参数进行远距离监测的分布式在线监测系统。通过监测系统分析软件实时显示综采支架的当前工作阻力、初撑力、最大工作阻力及循环末阻力等支架工作状态信息 矿山压力监测系统实现以下功能： 1、井上计算机动态显示监测参数、报警； 2、井下现场显示数据； 3、监测数据自动记录存储； 4、连续监测曲线显示、分析； 5、历史数据查询及报表输出； 6、综合分析及顶板安全评估分析。 7、局、矿顶板动态监测网络功能 8、网络用户Web访问模式在线动态监测；
9、数据库数据信息共享； 10、综合分析及顶板安全评估分析； 11、监测日报网上报表； 近几年来，随着采深加大和顶板条件变化，在煤矿的开采过程中冲击地压灾害日益严重，采深大、顶板坚硬，生产过程中冲击地压事故预兆显现强烈，严重威胁安全。中国传统的煤三角，也开始慢慢走向技术的下坡，陕西榆林、鄂尔多斯、山西朔州近年来煤炭的出口量与安全隐患是并存的，因此想要保证施工的稳定性与安全操作合二为一，煤矿顶板动态监测技术与矿山压力监测也必须要统筹规划。 多年来为了煤矿企业的安全生产，山东恒安电子科技有限公司是专业生产冲击地压监测系统的厂家。恒安一直把冲击地压防治工作作为一项重要任务来抓，不断引进国内外先进的技术和设备，与冲击地压防治专家合作，形成了一套适合的顶板离层系统，可以通过实时在线监测工作面前方采动应力场的变化规律，找到高应力区及其变化趋势，实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警和预报。为煤矿企业的安全生产筑起一道坚实的冲击地压“防护墙”。 使用环境 1）环境温度：0℃～+40℃； 2）相对湿度：＜90%（+25℃）； 3）大气压力：80kPa～106Pa； 4）海拔：＜3000 米； 5）无显著振动和冲击的场合； 6）允许在煤矿井下含瓦斯等爆炸性气体但无腐蚀性气体的环境中使用； 系统综合技术指标 监测服务器操作系统: Windows 2000 service sp4 数据库平台： SQL server 2005 标准版 网络平台：局域网 1）系统分站容量 1——16 （通讯分站）
×××综采工作面矿压观测总结报告 单位：__________________ 区队：__________________ 编写人：________________
目录 1 工作面地质及开采条件 .................................................................................... - 1 - 1.1工作面地质及开采条件............................................................................... - 1 - 1.1.1工作面概况及地质说明书 ..................................................................... - 1 - 1.1.2顶底板岩层岩性组合结构分析 ............................................................. - 3 - 1.1.2地质 ........................................................................................................ - 3 - 1.2支护 .............................................................................................................. - 3 - 1.2.1正常支护 ................................................................................................ - 3 - 1.2.2特殊支护 ................................................................................................ - 4 - 1.2.3确定支护强度 ........................................................................................ - 4 - 1.2.4巷道布置 ................................................................................................ - 4 - 2 矿压观测计划.................................................................................................... - 5 - 2.1 矿压观测领导小组...................................................................................... - 5 - 2.2×××综采工作面矿压观测的目的和任务....................................................... - 5 - 2.3观测方案 ...................................................................................................... - 6 - 2.3.1观测工具 ................................................................................................ - 6 - 2.3.2测线布置 ................................................................................................ - 6 - 2.3.3研究方法 ................................................................................................ - 6 - 2.4矿压观测内容 .............................................................................................. - 7 - 2.4.1顶板动态： ............................................................................................ - 7 - 2.4.2支护质量 ................................................................................................ - 7 - 2.4.3 ×××工作面矿压观测方法 ................................................................ - 7 - 2.4.4 ×××工作面观测效果预计 ................................................................ - 7 - 2.4.5 ×××工作面观测制度及守则 ............................................................ - 7 - 2.4.6 ×××工作面观测记录表格及资料整理表格设计 ............................. - 7 - 3 矿压规律分析.................................................................................................... - 8 - 3.1 初采期间的矿压规律.................................................................................. - 8 -
矿压观测治理制度 为加强我矿矿压监测工作，适时有效监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，结合我矿实际现状，特制定如下矿压观测制度。 一、矿压监测领导小组 （一）总工程师任领导小组组长。 （二）生产技术科设矿压监测小组，配备专业人员4人，负责日常矿压监测资料的收集、整理和分析。 （三）采掘区队至少配备专职或兼职矿压监测专业人员1人，负责本区队矿压监测资料的收集、整理和分析。 二、具体要求 （一）锚杆支护巷道矿压监测 1.岩巷矿压监测规定如下 （1）施工单位及技术人员定期对锚杆及锚索进行拉拔力及锚杆扭矩力试验，并做好原始台帐的资料记录。 （2）矿领导、职能部门治理人员应定期对锚杆（索）原始台帐记录、锚杆拉力计、锚索张拉机具、锚杆扭矩扳手等检测工具进行监督检查。 （3）定期（每100m3做两组，每组三块）做混凝土强度检
验：将混凝土喷在15cm×15cm×15cm的立方体模块内，要求喷射时与实际结构部位相同，并在相同条件下养护28天后，送交相关质检部门进行强度试验，强度标号不得小于C20。 （5）矿压小组对顶板岩性进行窥视后，要及时将探查的资料进行认真分析并存档备案，对顶板岩性探查孔资料进行分类编号治理。 （7）施工单位每次应及时将当天收集的顶板探查岩性资料上交于生产技术部矿压小组，以便于矿压小组对资料的整理，同时结合钻孔内影像资料，质量抽查情况等进行汇总，报送矿领导。 2、煤巷矿压监测规定如下 煤巷锚杆支护巷道每掘进50～100m，施工单位必须至少打1个顶板岩性探查孔，由矿压小组利用钻孔窥视仪进行顶板岩性的观测和分析，施工单位技术人员必须在现场予以配合。探查孔的观测工作完成后，必须编制顶板岩性探查孔柱状图，建立顶板岩性探查台帐。当顶板岩性出现异常变化时，必须采取针对性措施。 （1）为了加强锚杆支护的顶板治理，进一步优化锚杆支护参数，随时了解顶板的离层情况，依照《煤矿安全规程》第44条第7款的规定，在煤巷锚杆支护必须进行顶板离层监测。 （2）所有采纳锚杆支护的煤巷内必须安装顶板离层仪，对
矿山压力观测与控制复习题 1.从力学角度看，岩体与岩石有许多区别，其中较为明显的基本特征有：（岩体 的非均质性）、（岩体的各向异性）和（岩体的非连续性）。 2.（自重应力场）和（构造应力场）是原岩应力场的重要组成部分。 3.周期来压的矿压显现有：（顶板下沉速度急剧增加）、（顶板下沉量急剧增大）、 （支柱载荷增大）、（煤壁片帮）、（支柱折损）和（顶板发生台阶下沉）等。 4.常见的矿压观测仪器按其工作原理可分为：（机械式）、（液压式）、（振弦式）、 （电阻应变式）和（声波法）等。 5.采煤工作面“三量”观测是指顶板移近量观测、（活柱下缩量观测）和（支柱 载荷量观测）。 6.巷道围岩应力的测定方法有（应力解除法）和（应力恢复法）。 7岩石单轴受压条件下的全程应力应变曲线一般可分为原始空隙压密阶段，（线弹性阶段），（弹性过度阶段），（塑性阶段），（破坏阶段）等五个阶段。 8常见采空区处理方法有（全部垮落法），（刀柱法），（缓慢下沉法），（充填法）。9采煤工作面上覆岩层按其破断的程度不同，在垂直方向上可划分为（冒落带），（裂隙带）和（弯曲下沉带）。裂隙带岩层在水平方向上可划分为三个区，分别为（煤壁支撑区），（离层区），（重新压实区）。 10影响采煤工作面矿山压力的主要因素有（采高、控顶距），（工作面推进速度），（开采深度）和（煤层倾角）等。 12面哪种不是常用的测点布置方式（D）。 A.垂直布置 B.十字布置 C.网格布置 D.一字布置 13.把测量结果中可靠的几位数字加上可疑的（A）数字，统称为测量结果的有效数字。 A．一位B.二位C.三位D.四位 14.用声波探测巷道围岩松动圈的工作方式有双孔法和（B）两种。 A多孔B.单孔C.三孔D.四孔 15.采煤工作面顶板下沉量与采高及控顶距成（B）关系。 A倍数B.正比C.反比D.非比例 16.目前所采用的巷道矿山压力控制的方法有抗压、让压、躲压和（D）几种。 A支护B.沿空掘巷C.沿空留巷D.卸压 17.岩石的碎胀性：指岩石破碎后的体积比破碎前的体积增大的性质。 18.矿山压力控制：所有的人为地调节、改变和利用矿山压力的各种措施，叫做矿山压力控制。 19.基本顶的周期来压：基本顶周期性折断或垮落前后工作面内的矿压显现称为基本顶的周期来压。 20.无煤柱护巷：是取消了上下区段之间的护巷煤柱，沿采空区掘进或维护巷道（沿空巷道）。 21.工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力称为支柱的工作阻力。 22矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的作用在巷硐支护物上的力。 23矿山压力显现：由于矿山压力作用使岩硐周围岩体和支护物中产生的各种力学现象。统称为矿压显现。 24基本顶的初次来压：通常把基本顶第一次破断失稳而产生的工作面顶板来压称为基本顶的初次来压。
1矿山压力监测－实验指导书课时：2个学时先修课程：煤矿开采学、岩土工程、矿山地质学 一、实验目的 了解现场矿压观测的主要内容 掌握现场所使用主要矿压观测仪器、仪表的使用方法 二、实验2 KJ216煤矿顶板动态（压力）监测系统 （一）、设备概述 KJ216煤矿顶板压力监测系统是基于以太网平台建立的可实现全矿井矿压在线监测的综合监测系统。该系统利用矿区或矿井已经建立的计算机网络平台，将各生产矿井顶板动态监测系统组成矿务局级监测网络，实现矿压监测的自动化和信息共享。 1、监测研究的主要内容 1）巷道监测 ①在巷道内主要通过离层位移传感器（KGE30）监测顶板离层位置、离层速度变化，两帮内显著变形区域，用于判断顶板及两帮破坏范围，对巷道稳定性进行识别，对巷道所处的安全等级进行评价。 ②采用锚杆载荷应力传感器(KBY60)通过对巷道顶板、两帮锚固力以及锚固力沿着锚杆长度变化规律进行监测，达到对锚杆的工作状态、顶板安全性等进行评价，实现信息反馈，为锚杆支护参数设计优化提供基础。 2）回采工作面监测 ①监测端头支架的工作阻力变化规律，为保障端头支护稳定性和安全性提供依据，并为确定最优的端头方式及参数提供基础。 ②分区监测工作面内支架的工作阻力变化规律，为评价支架支护效果、支架对该类顶板的适定性以及顶板来压规律提供依据。 3）超前支承压力监测 通过超前顺槽内中深钻孔埋设传感器，监测随着开采的不断推进，超前
支承压力的显著影响范围、支承压力高峰值、支承压力高峰位置以及前移速度等，为超前支护范围和有重点地预防冲击地压的发生提供依据。 （二）、监测的功能 1、矿井顶板动态监测系统可以实现以下功能： ●井上计算机动态显示监测参数、报警； ●井下现场显示数据和报警； ●监测数据自动记录存储； ●连续监测曲线显示、分析； ●历史数据查询及报表输出； ●综合分析及顶板安全评估分析。 2、局、矿顶板动态监测网络功能 ●网络用户Web访问模式在线动态监测； ●数据库数据信息共享； ●综合分析及顶板安全评估分析； ●监测日报网上报表； ●重要事件的GPRS短信寻呼功能。 （三）、系统的组成 监测系统由井下和井上两大部分组成，如图一所示。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。
矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力。 矿山压力显现：这些由于矿山压力作用是使巷硐周围岩体和支护物产生种种力学现象的统称 矿山压力控制：所有减轻、调节、改变、和利用矿山压力作用的各种方法 直接顶：一般把直接位于煤层上方一层或几层性质相近的岩层。伪顶：在梅层直接顶之间有时存在厚度小于0.3—0,5米、极易跨落的软弱岩层。老顶：通常把位于直接顶之上的对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。采空区处理办法：刀柱法，顶板缓慢下沉法，全部或局部填充法，全部跨落法。 横三区：煤避支撑区，离层区，重新压紧区；竖三带：弯曲下沉带，；裂缝带；跨落带。直接顶初次跨落的标志：直接顶跨落高度超过1—1.5米，范围超过全功工作面长度的一半。此时的直接顶跨距称为初次跨落距。 岩石碎胀系数：岩石破碎后，杂乱堆积，岩体的总体力学特性类似于散体。由于由于岩层破碎后体积将产生膨胀，因此直接顶跨落后，堆积高度要大于直接顶岩层原来的厚度。影响碎胀系数的重要因素是岩石碎后块度的大小以及其排列状态。例如，坚硬岩层大块破断且排列整齐，因而碎胀系数较小，岩石破碎后块度较小而且排练紊乱，则碎胀系数较大。
老顶的断裂：随着弯矩的增长，老顶岩层达到强度极限时，将形成断裂。分三张情况：1 当f<0.02时，板破断将先沿固定长边形成裂缝并延伸，在长边形成的裂缝的过程中，板中央沿Y方向将随之形成裂缝，而后导致破裂。2 当0.02
【贵州电大】[矿压观测与控制（省）]矿压观测与控制4阶段性测验 试卷总分:100 得分:100 第1题,进行采场来压和顶板情况变化的预测，可及时了解工作面推进过程中（）和基本项岩层的运动状况及发展趋势。 底板 直接顶 两帮 巷道围岩 第2题,采取留小煤柱的沿空掘巷时，下列对小煤柱尺寸描述正确的是（） 0.8米 3.5米 4米 3米 第3题,单体支柱柱帽多用木板制成，厚度一般为（）mm 20~40 40~60 50~100 100~150 第4题,将液压支架按对顶板的支撑面积与掩护面积的比值进行分类不正确的是（） 支撑式 反撑式 支撑掩护式 掩护支撑式 第5题,下列不属于岩体应力解除法的是（） 支护应力解除法 孔底应力解除法 岩体表面应力解除法 钻孔应力解除法
第6题,下列对拱形可缩性金属支架结构式样描述不正确的是（） 五节式 四节式 三节式 两节式 第7题,我们一般将直接顶初次垮落步距小于（）米的顶板称为不稳定顶板。 5 6 7 8 第8题,关于初次来压的特点，下列说法正确的是（） 工作面顶板急剧发生下沉 煤壁内支承压力减小 老顶初次来压较缓慢 过程中顶板没有任何异常 第9题,综采工作面支架的监测不包括下面那一项内容（） 前后立柱阻力监测 平衡千斤顶阻力监测 前梁千斤顶阻力监测 立柱压强监测 第10题,下列选项中哪一项不属于采场上授岩层中关键层的特征（） 岩性特征 破断特征 承载特征 突变特征 第11题,我国将直接顶按照其稳定性分为不稳定、中等稳定、稳定和坚硬四类。√ ×
第12题,支撑式液压支架较适合用于直接顶比较完整的工作面。 √ × 第13题,常用的液压支架形式有支撑式支架和掩护式支架两种 √ × 第14题,外注式液压支柱适用于薄煤层或行人困难的采煤工作面。 √ × 第15题,采动覆岩中岩层所受的载荷除其自重外，一般还受上覆临近岩层的相互作用。 √ × 第16题,矿山压力研究的主要意义有保证生产的安全进行、减少地下资源的损失、改善地下开采技术和提高采煤经济效果 √ × 第17题,开采深度越深，冲击矿压发生的可能性越大。 √ × 第18题,断壁体系采煤方法较容易引发冲击矿压。 √ ×
安宁煤矿矿压监测管理规定 各单位： 为加强我矿矿压监测工作，准确掌握采场矿压显现规律，适时有效监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，根据集团公司有关文件精神，结合我矿实际现状，特制定如下矿压监测制度。 一、矿压监测领导小组 （一）总工程师任领导小组组长。 （二）生产技术部设矿压监测小组，配备专业人员4人，负责日常矿压监测资料的收集、整理和分析。 （三）采掘区队至少配备专职或兼职矿压监测专业人员1人，负责本区队矿压监测资料的收集、整理和分析。 二、具体要求 （一）锚杆支护巷道矿压监测 1.岩巷矿压监测规定如下 （1）施工单位及技术人员定期对锚杆及锚索进行拉拔力及锚杆扭矩力试验，并做好原始台帐的资料记录。 （2）矿领导、职能部门管理人员应定期对锚杆（索）原始台帐记录、锚杆拉力计、锚索张拉机具、锚杆扭矩扳手等检测工具进行监督检查。 （3）定期（每100m3做两组，每组三块）做混凝土强度检验：将混凝土喷在15cm×15cm×15cm的立方体模块内，要求喷射时与实际结构部位相同，并在相同条件下养护28天后，送交相关质检部门进行强度试验，强度标号不得小于C20。 （4）顶板岩性探查孔，施工单位必须按时、按指定地点（岩巷原则上每20米施工一探查孔）负责打探查孔眼，然后由施工单位技术人员协助矿压小组用顶板窥视仪对顶板岩性进行窥视，同
时施工单位技术员在现场必须及时记录打眼过程中顶板的岩性情况并按规定及时上报顶板岩性观测孔资料，要求对顶板岩性探查孔进行编号管理。 （5）矿压小组对顶板岩性进行窥视后，要及时将探查的资料进行认真分析并存档备案，对顶板岩性探查孔资料进行分类编号管理。 （6）按规定每次需要打顶板探查孔时，矿压小组应提前一天通知施工单位及技术人员，施工单位接到通知后应提前备齐打眼工具做好相关准备工作，不得以任何理由推诿、扯皮。否则，矿压观察小组将对施工单位进行处罚。 （7）施工单位每次应及时将当天收集的顶板探查岩性资料上交于生产技术部矿压小组，以便于矿压小组对资料的整理，同时结合钻孔内影像资料，质量抽查情况等进行汇总，报送矿领导。 2、煤巷矿压监测规定如下 煤巷锚杆支护巷道每掘进50～100m，施工单位必须至少打1个顶板岩性探查孔，由矿压小组利用钻孔窥视仪进行顶板岩性的观测和分析，施工单位技术人员必须在现场予以配合。探查孔的观测工作完成后，必须编制顶板岩性探查孔柱状图，建立顶板岩性探查台帐。当顶板岩性出现异常变化时，必须采取针对性措施。 （1）为了加强锚杆支护的顶板管理，进一步优化锚杆支护参数，随时了解顶板的离层情况，根据《煤矿安全规程》第44条第7款的规定，在煤巷锚杆支护必须进行顶板离层监测。 （2）所有采用锚杆支护的煤巷内必须安装顶板离层仪，对顶板离层情况进行监测，并用记录牌板显示，以便及时掌握顶板离层变化，监测巷道支护质量，确保掘进及回采期间的安全。 （3）所有顶板离层仪应按安装时间的先后进行编号，并挂牌管理，牌版上应清晰表明顶板离层仪的编号、安装日期、初始读数、深、浅基点位置、观测责任人等内容。