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1、新产品 煤 炭 工 程 2006年第6期 智能型顶板离层仪的研制与应用卢喜山(潞安矿业集团公司王庄煤矿,山西长治 046301) 摘 要:根据顶板离层的测量原理,结合现场实际,提出了以霍尔元件为基础的直线位移传感器,实现顶板离层量的非接触测量,采用以单片机为核心的微电子技术实现监测信号的处理、显示、报警及传输功能,同时实现在地面生产指挥中心对矿井巷道顶板离层状态的实时、远程监控。并对研制的智能型顶板离层监测仪的应用效果进行了分析总结。关键词:智能;顶板离层;监测仪;研制中图分类号:TD7
2、文献标识码:B 文章编号:1671-1959(2006)06200922031顶板离层的概念及研究顶板离层监测仪的现实对顶板离层的测量没有参照物,因此,本智能型顶板离层意义仪采用深基点位移计监测方法测量顶板离层量,即本监测仪将基点设在老顶深处,直接顶与老顶的离层(即不同顶板顶板离层是巷道围岩变形和破坏的主要形式之一,当之间的相对位移)通过固联于老顶上的锚头转化为磁棒相对顶板离层超过一定范围,即表明顶板处于非稳定状态,如于直接顶表面的传感器的位移。智能型顶板离层监测仪基果不及时采取支护措施,便会发生冒顶等恶性顶板事故。本组成如
3、图1所示。顶板事故不但影响煤矿的正常生产,而且会造成人员伤亡及设备损坏。据统计,我国煤矿顶板冒落造成的人员伤亡事故约占事故总数的三分之一左右,其它煤矿重大事故如冲击地压、巷道变形、煤及瓦斯突出等,都与开采引起的矿山压力密切相关。特别是近年来推广使用煤巷锚网支护技术以来,由于煤巷锚网支护顶板的破坏隐蔽性强,巷道失稳无明显征兆,其破坏失稳具有突发性,冒落规模比较大,而突发性冒顶会造成极为严重的危害,且目前常用的顶板离层仪是靠人定时观察测量顶板离层状况,不能实现图1 智能型顶板离层监测仪基本组成不间断自动监测和数据传输,存在时间上的
4、空档。因此对锚杆支护巷道进行离层实时监测,并及时采取相应措施,如图1所示。本监测仪安装于顶板上。顶板上用锚杆阻止顶板失稳、避免突发性破坏的发生具有重要意义。钻打孔,根据巷道顶板实际厚度决定孔深,顶板有直接顶和老顶两层,锚头固定老顶深部基点孔中,传感器安装于2 智能顶板离层监测仪研制直接顶上,靠有弹性的圆筒(截面成C型)涨塞于孔中,磁211 研制智能顶板监测仪的目的棒通过细钢丝绳与锚头相连接,垂直从传感器中心孔中穿主要是用于自动监测煤矿巷道顶板离层量,为巷道的过,当直接顶相对老顶发生离层时,装于老顶中的锚头相及时支护和安全管理提
5、供依据,该仪器既可在井下就地观对固定不动,而传感器随直接顶一起发生位移,穿于其中测(通过数码显示和语音提示两种方式),又可将测量数据的磁棒则相对敏感元件发生位移,此时磁棒上不同位置的通过矿井监控网络传输到地面生产调度指挥中心。磁场感应霍尔开关动作,根据一组霍尔开关的开关动作组212 智能型顶板离层仪的基本组成合,可得到磁棒的相对位置信息,对该信息的分析、计算,本智能型顶板离层仪由锚头组件、传感器、显示报警最后由控制显示电路驱动显示装置显示顶板离层值或通过装置、通讯传输系统和就地监控分站等组成。其中显示报报警装置给出离层超限语音
6、报警。警装置可通过电缆相互连接,组成网络。在顶板离层监测21211 锚头组件过程中,由于在巷道内部找不到一个不动的基准点,使得锚头组件由锚头、细钢丝等组成。锚头固定在顶板深 收稿日期:2006-02-07 作者简介:卢喜山(1964-),男,河南临颖县人,1987年毕业于河南焦作矿业学院,硕士研究生,高级工程师,多年来一直从事煤矿机电技术管理工作。922006年第6期 煤 炭 工 程 新产品部基点孔中,其下接柔软而弹性小的细钢丝,磁棒悬于细传感装置随直接顶发生位移时,与某一位移量相对应的磁
7、钢丝下,当两顶板岩层发生相对分离时,由于老顶相对来棒上的一组磁场组合将激励霍尔开关组合动作,表现为其说较稳固,锚头相对固定不动,亦即磁棒相对固定不动,中某些元件导通,而一些截止,该状态与磁棒上的磁场组而敏感元件固定于直接顶表面上,离层表现为传感装置相合成一一对应关系,反映了顶板离层量信息对其处理后将对于磁棒发生位移,该位移量经敏感元件检测并由后继电得到顶板离层量的物理值。路转换成电能,显示和传输。3 智能顶板离层监测仪现场应用与效果分析21212 传感器传感器的作用是感应顶板离层位移,并将其转换成电311 智能顶板离层监测仪的
8、应用信号。本监测仪采用霍尔开关作为敏感元件,实现顶板离该监测仪应用于潞安矿业集团公司王庄煤矿5208放水层量的非接触测量。巷。5208工作面是52采区西面最北一个工作面,周围均是##本传感器装置由四个霍尔元件组成,其所转换成的离未采区,煤层上部的7、8含水层的水未能有效排放,
