煤矿嵌入式顶板压力监测系统

顶板压力监测方案1. 引言随着矿山深入开采和工程建设的不断推进，顶板压力监测变得越来越重要。

顶板压力的准确监测可以帮助我们预测矿山顶板的变形和破坏情况，有效减少矿山事故的发生。

本文将介绍一种基于传感技术的顶板压力监测方案，并详细说明其原理和实施方法。

2. 方案原理该方案主要通过安装在顶板下方的传感器实时监测顶板的压力情况，并将监测数据传输至监测系统进行处理和分析。

传感器可以是压力传感器、应变传感器或位移传感器等。

方案的根本原理是通过测量顶板压力的变化来判断矿山顶板的稳定性。

3. 方案实施3.1 传感器安装传感器的安装位置应选择在顶板下方，一般选择在顶板离地面一定距离的地方。

安装传感器时要注意选择适宜的设置点，通常需要根据矿山的具体情况来确定。

传感器可以直接固定在顶板上，也可以通过与顶板连接的支架来安装。

传感器与监测系统之间的连接可以采用有线或无线方式。

3.2 数据采集和传输传感器实时采集顶板压力数据，并将其发送至监测系统进行处理和分析。

数据采集可以通过有线方式实现，将传感器与监测系统直接连接。

也可以采用无线方式，传感器通过无线信号发送数据至监测系统。

无线方式的优点是安装方便且不受距离限制，但需要注意保障数据传输的稳定性和平安性。

3.3 数据处理和分析监测系统接收到传感器发送的数据后，需要进行数据处理和分析。

首先对数据进行预处理，包括噪声滤除、数据校验等。

然后利用数据分析算法，对数据进行进一步处理，比方计算顶板的压力变化趋势、预测可能的顶板破坏等。

最后，将处理结果以可视化的方式展示给用户，方便用户及时了解顶板的状况。

4. 应用场景顶板压力监测方案可以广泛应用于矿山和工程建设等领域。

具体应用场景包括：•矿井开采过程中的顶板压力监测和预测；•地铁、隧道等地下工程的顶板压力监测；•建筑施工过程中的顶板压力监测。

5. 优势与挑战5.1 优势•可实时监测顶板的压力变化，提前发现潜在的平安隐患；•数据处理和分析算法的应用，提高了监测精度和准确性；•可以根据实际情况调整传感器的位置和数量，提高监测效果。

综采工作面顶板矿压动态在线监测管理制度前言综采工作面是煤炭开采的核心环节，顶板矿压是矿山生产中的主要安全隐患之一。

因此，加强顶板矿压监测管理，对于保障矿山生产安全、提高生产效率具有重要意义。

本文档旨在制定综采工作面顶板矿压动态在线监测管理制度，规范矿山企业工作流程，保障矿山生产安全，提高生产效率。

一、监测指标1. 顶板位移顶板位移是指在顶板上设置的传感器处测得的顶板在水平方向的位移量，单位为毫米。

2. 顶板应力顶板应力是指在顶板上设置的传感器处测得的顶板承受压力的大小，单位为牛顿。

3. 瓦斯浓度瓦斯浓度是指在矿井中测量到的瓦斯浓度大小，单位为百分比。

二、监测设备1. 顶板位移传感器顶板位移传感器采用压电式传感器，安装在顶板采场中心位置，能够实现对顶板位移的精确测量。

同时，传感器的数量应根据采场大小、采取方式和地压特点等进行合理设置，保证观测数据可靠。

2. 顶板应力传感器顶板应力传感器采用电阻应变式传感器，采样频率应在每分钟内不少于4次，并要求记录传感器校准及检查等相关信息。

3. 瓦斯浓度检测器瓦斯浓度检测器需要满足国家标准，同时，应设置足够的检测点，保证检测的全面性和可靠性。

三、监测时间1. 顶板位移顶板位移监测应采用实时监测的方式，每分钟记录一次数据，并进行数据实时传输和处理，及时反映顶板变形情况。

2. 顶板应力顶板应力监测也应采用实时监测的方式，并设置自动报警功能，极限应力值到达预警值时应自动报警。

3. 瓦斯浓度瓦斯浓度应采取间歇性监测，每小时记录一次数据，并设置阈值报警，当监测值达到预警值时应及时处理。

四、数据处理1. 顶板位移顶板位移监测数据应按每分钟记录一次进行传输和存储，同时，应将数据与矿山生产数据进行比对分析，及时发现问题。

2. 顶板应力顶板应力监测数据应定期进行统计和分析，同时，分析结果应与矿山工程实际情况进行比对评估，及时处理问题。

3. 瓦斯浓度瓦斯浓度数据应按小时记录一次，并设置到达一定阈值时自动报警，及时处理问题，并严格遵守瓦斯防治相关管理制度。

煤矿顶板动态在线监测系统疏礼春（煤炭科学研究总院安全装备技术研究分院，北京100013）摘要：针对煤矿顶板灾害多发及人工监测不及时问题，设计了一种煤矿顶板动态在线监测系统；详细介绍了该监测系统的技术原理、组成结构、功能模块及应用效益。

实际应用表明，该系统实现了顶板压力、位移、应力监测数据之间的融合和可视化分析，可对煤矿顶板安全隐患进行快速、准确的预警、预报。

关键词：煤矿；顶板压力；在线监测中图分类号：TD76文献标志码：B文章编号：1003－496X（2012）10－0092－02Roof Dynamic On－line Monitoring System in Coal MineSHU Li－chun（Research Branch of Mine Safety Equipment Technology，China Coal Research Institute，Beijing100013，China）Abstract：For the problems that there are much more disasters in coal mine roof and the artificial monitoring roof are not in time，the paper designs a kind of roof dynamic on－line monitoring system in coal mine and introduces the technical principle and basic struc-ture，function module and the application efficiency of the monitoring system in detail．Practical application shows that the system real-ize the fusion and visualized analysis among roof pressure，displacement，stress monitoring data，which can provide rapid and accurate early warning and forecast for coal mine safety hidden trouble on roof．Key words：coal mine；roof pressure；on－line monitoring目前大部分煤矿对顶板压力、位移、应力的监测是通过人工方式对安装在综采支架上的压力传感器、巷道离层仪、应力计人工观测后计算得出，由于数据计算量较大，人工计算费时费力且及时性不够，常常造成对所观测到隐患不能及时做出预报。

KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统的安装与运行大隆矿田旭摘要大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，提升了工作面冲击地压预测预报精度和研判能力。

关键词监测冲击地压应力变化预测预报KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，凭借多元化的尖端通讯网络技术，将生产矿井顶板动态参数传输至地面计算机监测网络，通过监测分析软件，实现实时监测报警，通过局域网、广域网实现监测数据的自动化和信息化。

对生产矿井进行顶板压力及围岩应力实时观测，利于分析矿压显现规律、对冲击地压进行监测预警，从而更好地指导安全生产。

为继续发展和巩固矿井安全生产局面，提升煤矿动力灾害预防能力水平，大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，取得良好的效果。

1综采工作面概况大隆矿二水平东二1507综采工作面，位于二水平东二采区的中部，东侧以F13断层为界；南侧以F9断层为界；西侧以二水平东二1509设计工作面为界；北侧以二水平东二大巷保护煤柱为界。

工作面平均面长762m,工作面宽199m，面积152369㎡，标高-516.8～-541.8m。

所采煤层为15煤层，复合煤层。

煤层厚度最大为1.71m，厚度最小为1.64m,平均厚度1.69m；煤质较好。

煤层含多层夹石，单层最大厚度0.13m，煤层中夹石平均厚度0.12m。

15煤层上覆为14煤层,平均层间距为32.75m。

下伏16煤层，层间距35.0m，最大厚度为1.30m,最小厚度为0.62m,平均厚度为1.10m，局部不可采。

15煤层自燃发火期为3～6个月。

15煤层伪顶为炭质泥岩,最大厚度0.20m，最小厚度0m，平均厚度0.10m，灰黑色，破碎。

15煤层直接顶为砂质泥岩,最大厚度5.0m，最小厚度0m，平均厚度1.80m，灰色，较破碎。

15煤层老顶为粗砂岩、细砂岩,最大厚度32.39m，最小厚度24.30m，平均厚度30.85m。

基于嵌入式系统的煤矿安全监测系统设计引言随着煤炭产业的发展，煤矿安全问题已经成为人们关注的焦点。

煤矿的安全监测系统在煤矿生产过程中起着重要的作用。

本文基于嵌入式系统，设计了一种煤矿安全监测系统，以提高煤矿安全性能。

一、系统设计1.1 系统架构本煤矿安全监测系统采用了嵌入式系统，由传感器模块、数据采集模块、通信模块、控制模块和监测中心组成。

系统架构图1.2 传感器模块传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、气体浓度传感器、烟雾传感器和人员定位传感器。

这些传感器分别测量煤矿内部的环境温度、湿度、气体浓度、烟雾浓度以及人员的位置信息，并将数据传递给数据采集模块。

1.3 数据采集模块数据采集模块负责接收传感器模块传递过来的数据，并将数据进行处理和存储。

数据采集模块还负责向通信模块和控制模块发送数据。

1.4 通信模块通信模块采用GPRS通信技术，将采集到的数据上传到监测中心。

同时，通信模块还可以接收监测中心发送的控制指令，通过控制模块控制煤矿内的设备。

1.5 控制模块控制模块负责接收通信模块发送过来的控制指令，并对煤矿内的设备进行控制。

例如，在出现火灾等情况时，控制模块可以控制喷淋系统开启，对火源进行灭火。

1.6 监测中心监测中心负责接收煤矿安全监测系统上传的数据，并对数据进行分析和处理。

如果发现异常情况，监测中心将发送控制指令到通信模块，通过控制模块对煤矿进行控制。

二、系统实现2.1 硬件设计本煤矿安全监测系统采用了STM32F103C8T6开发板作为控制器，传感器模块采用了DS18B20温度传感器、DHT11湿度传感器、MQ-2气体浓度传感器、MQ-7烟雾传感器和RFID读卡器作为人员定位传感器。

通信模块采用了SIM900A GPRS 模块。

2.2 软件设计本系统采用了Keil μVision作为开发环境，编程语言采用C语言。

软件设计包括传感器模块的数据采集程序、数据处理程序、通信程序和控制程序。

监测中心采用了LabVIEW作为开发工具，负责接收上传的数据，并进行数据分析和处理。

矿山压力监测系统技术参数：随着煤层的采出，工作面的不断推进，工作面前后方顶板的内外大小结构不断发生着变化，其变化的核心是以开采过程中（支承）压力的不断转移为轴线进行演化的（如图3-8），这种演化可以导致工作面煤岩应力大小、应力状态、煤岩结构、支架受力、支架插底、顶板端面冒顶等一系列变化，从而对工作面安全高效生产有重要影响。

图 3-8 采煤工作面顶板结构演化过程示意通过采场矿压显现现场观测，研究回采后工作面支承压力分布规律，确定工作面初次来压、周期来压的大小及其强度，研究支架受力大小及其动态变化，分析支架受力的合理性和适应性。

反映工作面矿山压力显现的主要指标有：工作面支架受力状态和受力大小（载荷）、工作面顶板下沉量及其动态变化，工作面超前支承压力及其动态变化，因此，在工作面生产后，系统全面的开展工作面矿压显现监测工作。

一、项目名称：矿山压力监测系统（无线型）（设备型号：KJ327型矿山压力监测系统）二、数量：1套（每套1台主站，7台分站，6通道/分站）三、技术要求：1、实现工作面内的无线数据传输，取消数据信号通信电缆，提高运行稳定性，降低井下运行成本；2、地面PC实时显现顶板支护设备受力状况，显示必须掌握的矿压参数、曲线，井下分站实时显示当前压力数据，并能实时声光报警；3、经过一段时间监测软件可以实时以曲线形式一目了然显示出未来时间压力趋势走向，为采区工程师制定正确的回采工艺,保证安全生产提供宝贵矿压依据；4、每套系统井下使用1台监测主站和7台监测分站（含8个隔爆兼本安直流电源），实时在线监测42个支柱（21个支架）的压力值变化，监测数据被实时传送到地面控制中心，在PC机上形成实时曲线（y-t曲线）和数据库文件；5、依据工作面综采液压支架数量，按7个监测分站均匀分布，各分站间距不能超过40米，监测分站安装在被监测的3个相邻支架的中间支架上；6、实时对当前支柱的压力值变化状况作出评价，即三状态预告：1）正常区域；2）警戒区域；3）危险区域；7、地面1台数据接口和1台计算机，实时接收42个支柱承受的顶板压力数据，并以实时曲线、数据表格（可Excel转换）和数据库等诸项技术供操作者分析使用，具有图文、压力报表、曲线等打印功能；8、数据接口形式：B/S、C/S、OPC三种形式；9、该套设备必须具备由生产厂家提供的防爆证书和煤安标志，以及其它手续资料等。

KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统简介KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统简介1 系统简介及监测⽬的KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统主要⽤于实时、在线监测、超前⽀承压⼒、煤柱应⼒、锚杆（索）载荷、巷道变形量。

长期进⾏矿压监测，还可以进⼀步揭⽰矿压显现规律，加强⼯作⾯管理。

KJ21煤矿顶板监测系统⽤于实时在线监测⽀架⼯作阻⼒，主要监测⽬的如下：（1）顶板来压及⽀架⼯况实时监测与预警通过实时监测⼯作⾯⽀架⼯作阻⼒，对⽀架初撑⼒、末阻⼒、安全阀开启率、不保压率、不平衡率、来压步距进⾏实时预警，及时采取有效措施防⽌⼤倾⾓⼯作⾯⽀架发⽣倾倒和歪斜，减少顶板事故和顶板灾害。

（2）矿压显现规律研究通过分析⽀架⼯作阻⼒与时间关系曲线，总结⼤倾⾓⼯作⾯上、中、下等不同位置的矿压显现规律，包括来压时间、来压步距以及来压强度，为预测、预报顶板来压及⽀架选型提供依据；（3）⽀架与地质条件适应性评价分析⽀架⼯作阻⼒分布特征，研究围岩与⽀架的相互作⽤关系，评价⽀架与地质条件适应性，优化后续⼯作⾯⽀架⽀护强度；2 系统配置（1）为监测⽀架受⼒情况及顶板来压情况，在塔拉后煤矿⼯作⾯布置16台⽀架压⼒记录仪，监测数据通过信号转换器接⼊以太环⽹交换机，共使⽤3台矿⽤隔爆兼本安电源进⾏供电。

详细设备清单如表1所⽰。

表1 KJ21煤矿顶板与冲击地压监测系统设备清单3 仪器使⽤环境条件（1）环境温度：0～+40℃；（2）平均相对湿度：不⼤于98%（25℃）；（3）⼤⽓压⼒：80～110KPa；（4）场所：有甲烷、煤⽓等爆炸性混合物，有污⽔及其它液体浸⼊的场合；4 系统技术指标（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，每个测区检测内容包括：综采⼯作阻⼒、围岩应⼒、锚杆⽀护应⼒、巷道变形监测多元参数监测。

（2）系统每台本安型电源负载的传感器测点不少于20个；（3）系统所有硬件设备需取得防爆认证、煤矿安全标志和检验合格证书。