煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统

针对现有煤矿掘进工作面围岩压力监测技术难以实现有效监测、预警能力弱等问题,采用无线传感器技术,设计了一种煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统,详细介绍了系统组成、技术原理、数据传输方式、功能模块设计及预警流程。应用表明,该系统实现了对掘进巷道顶板离层、应力和声发射参数的实时监测,其多参量综合预警流程有效提高了预警的准确率。     

煤矿巷道顶板离层监测系统设计

针对煤矿巷道顶板离层监测的重要性,提出了一种顶板离层监测系统的设计方案;给出了该系统结构及测点布置方案,详细介绍了用于准确测量顶板离层位移量的围岩移动传感器的硬件及软件设计,并分析了顶板离层位置及顶板离层位移报警阈值的确定方法。实际测试结果表明,该系统实现了对顶板离层位移量的实时监测,测量精度达2.5%。     

煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统设计

针对现有煤矿巷道顶板离层监测主要采用机械式顶板离层仪,存在观测不方便、误差比较大、数据实时性差等问题,设计了煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统。该系统通过光纤位移传感器自动测量巷道顶板离层的位移状况,采用计算机监测巷道顶板离层结构的应变、位移等参数,评价离层结构的安全性,进而维护结构的健康。实际应用表明,该系统具有实时观测、误差小、效率高等优点。     

采用SmartMesh网络的顶板离层监测系统设计

针对煤矿井下有线巷道顶板离层监测系统存在安装复杂、成本高,以及无线系统存在传感器功耗高、可靠性差、实用性不佳的问题,采用无线低功耗通信技术,开发了以Smart Mesh低功耗链状无线网络为主要通信链路的无线顶板离层监测系统。系统以磁敏角度传感器为核心部件,对顶板位移信息进行监测,并采用Smart Mesh低功耗无线自组网技术进行数据传输。通过地面中心站,实现了顶板离层数据显示、位移变化量和速度变化分析。现场应用结果证明,该系统具有实用性佳、可靠性高、传感器功耗低等特点。该系统对煤炭企业建设矿山物联网(IOT)具有重要参考价值。     

基于WSNs的煤矿巷道离层监测系统的设计

针对目前煤矿巷道离层监测大多为有线监测的现状,设计了一种基于WSNs的煤矿巷道离层监测系统.介绍了系统的整体架构,详细阐述了以CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程.通过矿井下实验,测得了2.4 GHz频率在井下的传输特性,并确定井下2只无线传感器节点的距离为15 m时,可实时、可靠地监测巷道的离层情况.     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。     

基于WSN的煤矿巷道离层监测系统的设计

针对目前煤矿巷道离层监测大多为有线监测的现状,设计了一种基于WSN的煤矿巷道离层监测系统。介绍了系统的整体架构,详细阐述了以CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程。通过在兴隆庄煤矿的井下实验,测得了2.4G频率在井下的传输特性,并确定井下两个无线传感器节点的距离为15米时,可实时、可靠的监测巷道的离层情况。     

掘锚交叉综掘工艺工业性试验研究

针对传统巷道掘进工艺存在掘进快、支护慢的难题,塔山煤矿引进了锚杆钻车,开发了掘锚交叉综掘工艺,并对其进行了工业性试验研究。通过对工艺实施过程相关参数进行监测,得出结论:巷道开挖支护60d后,左右围岩日收敛速率小于0.1mm/d,说明巷道收敛已经趋于稳定,最大锚杆受力为206kN,最大锚索受力为305kN,均在安全范围,锚固力大为提高,离层得到有效控制。该工艺实现了减员10%,支护效率提高41%,掘进工效提高33.3%,可以推广应用。     

KJ765(A)矿用顶板压力监测系统

<正>KJ765(A)矿用顶板压力监测系统由天地(常州)自动化股份有限公司研制推出。该系统是基于以太网平台建立、可实现全矿井矿压在线监测的综合监测系统,支持多元矿压参数监测,每个测区内可兼容支架工作阻力、顶板离层、围岩应力、锚杆/索支护应力多元参数监测,实现了复杂环境条件下的煤矿顶板自动监测和分析。     

覆岩载荷扰动下平硐围岩变形分析及支护优化

传统的收敛仪、三维激光扫描等矿山巷道围岩变形监测技术无法满足复杂工程全面监测需求,实时及自动化监测程度低,且不具备长距离、高精度和大面积监测能力,而现有光纤传感技术仅针对巷道围岩的单一参量进行监测,无法全面分析巷道围岩稳定状况。以某煤矿主平硐为工程背景,采用数值模拟研究了平硐上方填土前后的围岩稳定性,结果表明：填土工程导致平硐两帮围岩支承压力升高,且呈不对称分布;顶板最大下沉量由填土前的8.3 mm增至22.1 mm,最大底鼓量由4.0 mm增至8.5 mm,两帮移近量最大增幅为16.2 mm;围岩变形量与支承压力对应性较强,呈现随平硐上方填土厚度增大而增大的特征。采用光纤布拉格光栅（FBG）传感器构建了平硐围岩变形监测系统,在平硐断面设置FBG传感器监测平硐拱顶裂缝张开度、顶底板及两帮变形量、断面应力应变等,通过实时光谱图分析围岩局部变形情况,结果表明平硐在现有料石砌碹支护状态下,受上覆载荷扰动影响,顶板受压明显,顶板最大下沉量约为30 mm,形成约2 mm宽的裂缝,且监测结果与数值模拟、现场观测结果相符,验证了基于FBG的平硐围岩稳定性监测方法的有效性。根据监测结果,针对平硐支护薄...     

光纤bragg光栅在煤矿安全中的应用探讨

介绍了光纤bragg光栅传感原理,阐述了光纤bragg光栅传感技术在矿山防治煤岩动力灾害、火灾和水灾中的应用。基于光纤bragg光栅传感原理研制的传感器通过测量光的波长可测量应变、应力、温度、位移、压强等物理量,具有抗电磁干扰、易于传输、测量精确和准分布式测量等优点,在煤矿安全监测中具有广泛的应用前景。     

屯宝煤矿逆断层破碎带巷道变形控制研究

针对屯宝煤矿逆断层破碎带煤柱侧巷道受采动影响造成的巷道变形量大、巷道底鼓、煤柱侧帮鼓、巷道顶板局部下沉等问题,采用锚杆测力计对锚杆应力进行监测,采用PASAT-M应力探测方法对逆断层煤柱侧巷道应力分布和巷道变形规律进行了研究。研究结果表明:胶带巷煤柱侧锚杆应力峰值出现在超前工作面10~15 m,轨道巷上帮锚杆应力峰值出现在超前工作面5~10 m;巷道不同位置的锚杆应力、围岩应力及巷道变形量均受T 2逆断层影响,应力和变形量集中分布在逆断层附近;距离逆断层25 m内围岩应力中等危险区分布相对集中。根据研究结果,提出了巷道补强支护和大孔径卸压综合治理措施,工程实践结果表明,该措施为围岩提供了稳定的支护力,适用于屯宝煤矿逆断层影响区域围岩变形的防治。     

深部掘进巷道爆破卸压防治冲击地压技术

针对深部掘进巷道采用大直径钻孔卸压防治冲击地压存在卸压强度低、卸压不及时、劳动强度大等问题,以陕西彬长矿区孟村煤矿401103回撤通道为工程背景,分析了冲击地压发生主控因素,认为煤岩层强冲击倾向性、大埋深、断层构造是诱发冲击地压的主要原因:煤岩层具有强冲击倾向性使得煤岩系统具备发生冲击地压的能力;工作面埋深大导致集中静载荷水平处于高位,降低了冲击地压发生门槛;主承载区高集中静载荷叠加断层能量积聚释放的集中动载荷,极易诱发冲击启动,进而导致冲击地压显现。利用爆破卸压防治冲击地压作用表现为结构重建、应力释放及能量消耗:对掘进巷道围岩支承压力峰值区域实施爆破致裂可在巷道围岩内形成卸压保护带,从而降低煤岩冲击倾向性、削弱高集中应力、增加冲击能量消耗,达到降低冲击地压风险的目的。针对401103回撤通道提出了顶板、掘进工作面、帮部爆破卸压方案,并采用震波CT探测及微震监测对卸压防冲效果进行检验,结果表明:采用爆破卸压方案后,高应力区面积减少了50%,应力集中程度明显降低;微震事件平均能量显著下降,均小于10⁴ J,且微震事件能量无急剧变化,卸压效果良好。     

开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响分析

目前大多煤矿根据平均开采厚度来确定煤柱宽度,进而指导沿空掘巷,然而煤层在形成过程中受各种因素影响,存在同一煤层厚度变化较大的情况。针对综放工作面煤层开采厚度变化大,导致沿空掘巷围岩变形差异大及破坏机理复杂等问题,采用FLAC 3D软件建立巷道模型,分析平均开采厚度下的围岩变形和破坏规律,并确定合理的煤柱宽度:平均开采厚度为18 m时,在实体煤帮侧,煤体内支承压力峰值与煤柱宽度呈正相关,且煤柱宽度大于8 m后,支承压力增长幅度变缓,因此合理的煤柱宽度应为8 m。在煤柱宽度确定的情况下,研究开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响,结果表明:煤柱宽度为8 m时,随着开采厚度的增加,顶板剪破坏面积增大,覆岩变形范围与顶板下沉量增大,但两帮剪破坏面积和两帮移近量减小;当煤层开采厚度小于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈负相关;当煤层开采厚度大于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈正相关,但增长幅度较小。根据数值模拟结果得出结论:开采厚度的增大对沿空巷道两帮的围岩控制有一定益处,但对顶板维护不利,对开采厚度较大的部位应及时补加锚杆进行强化支护。现场实际应用验证了本文研究的可靠性和有效性。     

基于ZigBee技术的煤岩动力灾害电磁辐射监测节点设计

针对目前煤岩体动力灾害电磁辐射监测预警系统中测点数量多,布设受矿井巷道结构影响大等问题,提出了一种基于ZigBee技术的煤岩体电磁辐射信号无线监测节点设计方案.该方案具有拓扑结构灵活、功耗低、可靠性强等优点,与煤矿以太环网通信接口兼容,可以实现对巷道煤岩体电磁辐射的连续性监测,对于提高煤岩体电磁辐射的监测水平具有重要意义.     

《煤矿安全规程》监控、通信与监视修订意见

提出了《煤矿安全规程》修订应增加矿井移动通信、广播通信、视频监视、人员定位、煤炭产量监测、矿井火灾监控、矿山压力监测、水文监测、远程监控等内容。提出了严禁矿井监控系统与视频监视系统共用信道;矿井有线调度通信系统的电缆必须专用;主干网络应采用具有冗余功能的千兆或千兆以上矿用以太光网络;矿井移动设备和无线接入等应优选WiFi、ZigBee、4G等技术。提出了煤矿安全监控系统和矿井有线调度通信系统等的关键光缆和电缆应分设两条,从不同的井筒或一个井筒的不同位置进入井下;系统光缆和电缆应具有防护措施;底鼓不严重的矿井,系统光缆和电缆应埋入巷道底板与巷帮夹角处。提出了煤矿安全监控系统应具有主要通风机监控、瓦斯抽采监控功能;具有呼吸尘浓度、总粉尘浓度实时在线监测功能;具有风向监测功能;具有瓦斯变化率等分析功能;具有煤与瓦斯突出报警功能;高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井应选用全量程和高低浓度甲烷传感器,优选激光或红外甲烷传感器;采用载体催化元件的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等甲烷检测设备,必须定期使用校准气样和空气气样调校,每15d至少调校1次;甲烷超限断电功能每15d至少测试1次;高瓦斯和煤(岩)与瓦斯突出矿井的采煤工作面,必须在上隅角设置甲烷传感器,报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4,复电浓度为1.0%CH4等。     

High-voltage equipment condition monitoring and diagnosis system based on information fusion

As high-voltage electric equipment has complex structure and works in harsh environments, fiber Bragg grating (FBG) sensors are applied to realize the real-time monitoring of some parameters in which temperature is the main parameter. Using FBG sensors to monitor temperature of high-voltage electric equipment can overcome the disadvantages of harsh monitoring environment such as high-voltage, big current, strong electromagnetic interference and so on. The fault of high-voltage electric equipment is difficult to be distinguished as there may be many different reasons. The traditional or simple methods cannot totally meet the demand of fault diagnosis of high-voltage electric equipment. First, taking neural network as a classifier to distinguish different fault types from complex fault information in the feature layer can supply a good foundation to final information fusion diagnosis. Second, Dempster–Shafer evidence theory is used to make a comprehensive diagnosis of fault information in the decision layer. All the uses above can increase the speed and accuracy of diagnosis and have practical significance. The fault diagnosis system shows good results and provides an effective way to realize the real-time condition monitoring and more accurate fault diagnosis of high-voltage electric equipment.     

光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用

分析了光纤光栅传感技术原理及其优势,并介绍了其在煤矿安全监测系统中的典型应用。基于光纤光栅传感原理研制的各类矿用传感器可以实现对顶板压力、顶板离层、渗漏、采空区温度、竖井安全度、滑坡位移等的监测。