塔山煤矿三盘区110工法PU监测系统应用方案.docx
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塔山煤矿三盘区110工法PU监测系统应用方案
雁崖煤矿8304工作面110工法
PU监测系统方案
一、系统监测指标及意义
指标
类别
意义
顶板离层
巷道围岩位移
顶板失稳往往造成冒顶事故，顶板的稳定性是各类巷道围岩稳定性判定的核心。
为此，在巷道支护工程中，要及时掌握巷道顶板的在锚固范围之内与锚固范围之外的离层情况，以及早发现顶板失稳征兆，避免冒顶事故发生。
同时可为完善支护参数提供依据。
顶底板位移
巷道围岩位移
顶底板位移监测主要在工作面后方的采空区留巷段的动压区，监测数据用来与巷道顶板离层、恒阻锚索受力一起分析，分析顶板岩层的运动、锚索受力及顶板离层的基本规律。
锚杆（索）受力
巷道支护体应力
锚杆（索）承受荷载测试试验是测试巷道支护后锚杆（索）实际受力状态的一种原位测试方法，主要反映锚杆（索）和承托岩石物件对围岩的实际锚固力，是锚杆（索）支护巷道监测的一项重要内容。
可分析锚杆（索）支护巷道在服务期间锚杆的荷载变化情况，监测锚杆（索）工作状态，为调整和修改支护参数提供基础数据，具体确定巷道围岩的活动时期和稳定时期，从而有针对性地采取支护措施。
支承压力分布
煤体应力
采场推进过程中，由于悬露空间增大，造成煤体四周压力产生变化，煤体产生失稳，煤体压力高峰位置向外转移。
采场围岩的运动以及其中分布的高峰支承压力是导致采场发生动力灾害的根本致因。
因此，正确预测采场支承压力分布变化规律是预防和控制采场围岩灾害的基础。
支架受力及缩量
支架应力及缩量
超前支架、过渡支架、超后支架和工作面支架受力及缩量监测，对于采场支架与围岩相互作用关系，研究采场顶板运动规律具有重要影响，通过对采场支架立柱受力状况和位移量的监测，准确掌握采场顶板岩层运动规律，为沿空护巷支护设计提供矿山压力上的指导。
二、设备布置方案
110工法PU监测系统设备布置图：
110工法PU监测系统设备布置图
巷道测站示意图
监测仪器仪表：
监测方案：
（一）顶板离层监测
巷道顶板活动的主要表现为弯曲下沉、离层、冒顶，须通过顶板位移监测仪监测。
顶板位移监测仪采用ф32mm钻孔安装，顶板钻孔深度不大于10米，允许钻孔倾角+30度。
每个顶板离层传感器配套一个3通本安型接线盒，安装方法如下图示。
深基点A安装在老顶中，浅基点B安装在直接顶中。
顶板位移监测仪的安装与恒阻锚索支护同时进行。
雁崖煤矿8304顺槽每隔50m装设1台，深基点深度11m（比恒阻锚索锚固段高1层位），浅基点深度2m。
共10台。
（二）顶底板位移监测
通过监测顶底板移近量与恒阻锚索压力监测、顶板离层监测相比较，分析离层及顶板下沉，使得出的结论更加准确。
顶底板位移监测是通过YHU200型矿用本安型顶底板移近量监测仪来观测。
雁崖煤矿8304顺槽顺槽每隔20m装设1台（此设备可复用）。
共10台，后续留巷视现场情况复用。
（三）锚杆（索）受力监测
锚杆（索）载荷监测是为便于实时跟踪监测锚杆（索）载荷变化情况，根据载荷变化所对应的时空关系，分析锚杆（索）工作状态，为调整和修改锚杆（索）支护参数提供基础数据依据。
锚杆（索）载荷的监测是通过YAD200型矿用锚杆（索）测力仪来观测，穿孔直径Φ80mm。
雁崖煤矿8304顺槽顺槽每隔50m装设1组，切缝侧及巷道中部恒阻锚索安装。
共20台。
建议前期加密观测。
（四）支承压力分布监测
通过柔性注液探测单元主动给钻孔施加预应力，与孔壁全面耦合，监测岩层由弹性变形到塑性变形的全过程，进而推演出采场支承压力分布变化规律。
雁崖煤矿8304顺槽安装2测站。
距切眼120m/140m顺槽向工作面实体煤打孔，孔径Φ54mm，钻孔深度7m/12m，孔间距1m，距底板高度1m。
（五）支架受力及缩量监测
为监测切缝成巷过程中工作面端头段上覆岩层压力变化，通过对采场超前支架、过渡支架、超后支架和工作面支架立柱受力状况和缩量的监测，掌握采场顶板岩层运动规律，为切顶卸压自动成巷支护设计提供矿山压力上的指导。
雁崖煤矿8304工作面支架均布安装10台GPD60W型矿用本安型无线压力传感器（此设备可复用）；
滞后支架/支柱安装12台GPUD2000/60W型矿用本安型无线压力位移传感器；结合GUD2000液压支架活柱缩量传感器监测留巷段单体的缩量及压力变化（此设备可复用）。
共12台。
建议前期加密观测，每隔15m装1测站。
三、软件系统功能
将各种矿压仪表，诸如测压仪、顶板位移监测仪、锚杆锚索应力测力仪、支承压力分布监测仪等在线、非在线矿压仪表整合到一起，对这些仪表的现场数据进行综合的比较分析，从而真实地反映出整个工作面在采动过程中的矿山压力变化情况（上覆岩层运动规律、支承压力分布范围及峰值、内外应力场的分布变化规律、支架工作状况等矿压显现规律），为煤矿的安全生产提供可靠的依据，并对观测设备进行以图表、图形、报表等多种形式展现数据变化情况，给用户从宏观到微观多种图形化展示方式，方便用户远程实时分析查看。
提供工作面三维应力云图分析和围岩应力三维云图分析：
工作面三维云图分析围岩应力三维云图分析
四、监测方案及设备清单
一、监测方案
8304工作面采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术后，需要对工作面及巷道的受力及位移情况进行监测，以便制定进一步优化补充措施。
压力监测主要是对液压支架左柱、右柱及平衡千斤顶受力进行监测，工作面支架均匀布置10测点。
采取压力位移动态监测方法，共布置固定测站10个：
顶板位移监测仪顺槽每隔50m装设1台，深基点深度11m，浅基点深度2m,共布置10台。
顶底板移近量监测顺槽每隔20m装设1台（此设备可复用）。
共10台，后续留巷视现场情况复用。
恒阻锚索测力仪每隔50m装设1组，切缝侧及巷道中部恒阻锚索安装。
共20台。
建议前期加密观测。
支承压力监测距切眼120m/140m顺槽向工作面实体煤打孔，孔径Φ54mm，钻孔深度7m/12m，孔间距1m，距底板高度1m。
滞后支架/支柱安装12台GPUD2000/60W型矿用本安型无线压力位移传感器；结合GUD2000液压支架活柱缩量传感器监测留巷段单体的缩量及压力变化（此设备可复用）。
共12台。
建议前期加密观测，每隔15m装1测站。
（详见配置清单）
二、设备清单
序号
产品名称
产品型号
单位
数量
110工法PU监测系统
一、井上部分
1
监控主机
研华
台
1
2
打印机
惠普
台
1
3
UPS电源
C1KS
台
1
4
矿用信息传输接口
KJ427-J
台
1
5
矿用信息传输接口
KJ385-J
台
1
6
110工法PU监测系统软件
KJ427
套
1
7
矿用手持采集器
FCH8/1.5
台
1
二、井下部分
2.18304综采工作面井下部分（工作面支架压力监测子系统）
1
矿用本安型信号转换器
KZG18
台
1
2
矿用本安型无线传输分站
KJ427-F
台
1
3
矿用本安型无线压力传感器
GPD60W
台
10
4
矿用隔爆兼本安不间断电源
KDW28-18
台
1
5
矿用通讯电缆
MHYBV2×2×1.0
米
300
6
接线盒（二通）
JHH-2
个
5
2.28304工作面回风巷道井下部分（顶板位移及恒阻锚索监测子系统）
1
以太网信号转换器
KZC12
台
1
2
矿用本安型压力监测主站
KJ385-F1
台
1
3
矿用本安型传输分站
KJ27-F
台
2
4
顶板位移监测仪
YUD300
台
10
5
矿用锚杆（索）测力仪
YAD200
台
22
6
矿用隔爆兼本安不间断电源
KDW28-18
台
3
7
矿用通讯电缆
MHYBV2×2×1.0
米
1000
8
接线盒（六通）
JHH-6
个
20
2.3其它设备（巷道变形监测）
1
矿用本安型顶底板移近量监测仪
YHU200
台
10
2.48304工作面单体监测井下部分（留巷临时支护压力及缩量监测子系统）
1
矿用本安型无线压力位移传感器
GPUD2000/60W
台
12
2
液压支架活柱缩量传感器
GUD2000
台
12
3
矿用本安型无线中继器
KJ427-Z
台
3
4
接线盒（二通）
JHH-2
个
10
5
挡矸压力盒（机械）
DP-6
台
10
2.58304工作面围岩应力监测井下部分（支承压力分布围岩应力监测子系统）
1
矿用本安型无线压力传感器
GPD60W
台
2
2
柔性注液探测单元组（9m）
ZKYL-48
套
2
3
柔性注液探测单元组（15m）
ZKYL-48
套
2
4
安装机具（单油路手动泵及安装杆等）
套
1
矿方提供高压油管等连接件。
山东科大中天电子有限公司
110工法项目监测工作组2017-4-10
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