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山东道宽智能科技有限公司目录3项目实施的必要性冲击地压及顶板灾害防治是煤炭行业和煤炭企业一直关注和着力解决的重大安全问题，特别是近几年国家煤矿安监局相继出台了一系列的法规政策。2018年5月2日，国家煤矿安监局以煤安监技装（2018）8号文印发了“《防治煤矿冲击地压细则》的通知”，第49条明确要求，掘进工作面每掘进一定距离设置顶底板动态仪和顶板离层仪，对顶底板移近量和顶板离层情况进行定期观测；2019年3月28日，国家煤矿安监局印发了“关于加强煤矿冲击地压防治工作的通知（征求意见稿）”，2019年5月17日以煤安监技装（2019）21号文印发了“关于加强煤矿冲击地压防治工作的通知”，第二条第4款要求，当煤层埋藏深度超过800米时，厚煤层沿底托顶煤掘进的巷道，以及遇顶板破碎、淋水、过断层、过老空区、高应力区的巷道应当采用锚杆锚索和可缩支架复合支护形式，加强支护并进行顶板位移（离层）监测。一是着眼于煤矿安全。实现对顶板离层的远程实时在线观测，为合理选择支护工艺提供分析依据，解决支护不足和过度支护问题，降低支护成本，防止顶板事故发生；二是促进煤炭企业减人增效。推进采煤工作面支护工艺改革，以全注浆锚索支护替代液压支架超前支护，降低煤矿工人劳动强度，提高采煤工作面安全系数和采煤工作效率。4项目实施的必要性针对矿井深部开采遇到的难题，分析研究矿井深部围岩破碎机理，通过理论分析、实践应用等探讨深部围岩破碎的综合监控和预警顶板管理问题；目前顶板的离层观测情况，一般采用人工观测或电子传感监测的方式，人工观测精度低，费时费力；电子监测系统易受湿度和电磁干扰，造成监测数据漂移；回采工作面采用超前60m采用单体液压支柱支护，造成上下巷设备多，安全间隙小，上下端头需专人维护，工作量大，危险性大，造成采煤效率降低；锚杆、锚索支护稳定性的评估及潜在危险性预测，煤矿重大灾害监测预警技术水平与安全生产要求之间还存在着较大差距，主要表现在：监测技术落后，传感器可靠性差、维护工作量大、监控系统在信号采集及传输线路中受电磁场干扰严重；由于现在的传感器都需要供电，具有一定的安全隐患。5目前同类传感器的技术难题难题一传感器技术落后、可靠性差、易受电磁场干扰，导致系统误报；因传统传感器需要供电，对顶板监测等重大危险源存在较大偏差和监测盲区。难题二目前所使用的传感器原理各异、兼容性差、存在信息孤岛，制约了综合监测预警能力和智能化及智慧化矿山建设。难题三当煤矿井下发生灾变、监控分站及传感器断电时，原有的顶板监控系统瘫痪，难以获得顶板的实时动态信息，无法及时采取强化支护措施，造成人员伤亡及财产损失。光纤传感与传统监测方式对比电子监测方式光纤监测方式系统组成本安分站、本安电源、监测分站1、监测分站2，…，监测分站x、电子传感器、电缆矿用光纤顶板动态监测系统主机、光纤传感器、光缆供电采用配套隔爆兼本安电源供电。每台供电电源负载一台本安型分站和12台压力监测分站，每超过12台压力监测分站增加一台供电电源。系统匹配127/660/1140供电，可直接接入系统主机，仅对系统主机供电，传感器不带电。系统容量每台监测分站挂接3支传感器每芯光纤监测挂接4~8支传感器系统扩展性监测压力可接离层、钻孔压力、锚杆（索）应力、温度、液位等传感器通讯距离RS485信号传输，距离500m光信号，10km通讯稳定性监测分站越多通讯稳定性越差，误码率越高无影响信号传输质量采用电缆传输信号，在工作面环境下易受电磁干扰影响，误码率提高光缆传输，信号不受电磁干扰影响光纤传感技术原理光纤光栅是一个反射型的窄带滤波器。当温度、应变等发生变化时，反射波长发生改变。通过对波长的精确测量可以获得被测信息。技术原理：光纤光栅光纤传感系统架构图KJ1068顶板动态监测系统技术参数序号项目单位参数1工作方式 连续监测2显示方式 液晶显示3通讯端口 RS232、网口4传感器接口 采用标准SC/APC接口5响应时间s306传输距离km207单通道容量个48支持通道数个329传感器工作环境℃0～4010系统主机供电V127/660/1140V参数范围分辨率0.1mm测量范围0~500mm精度0.5%FS每通道容量标准数4个KJ1068光纤顶板动态监测主机技术参数KGLC500N型光纤大量程离层传感器技术参数KJ1068矿用光纤顶板动态监测系统主机10可以连接32芯光纤，200个不同的光纤光栅传感器（温度、位移、压力、水位、振动等）。光纤大量程可视化离层传感器KGLC500N型光纤大量程离层传感器矿用光纤顶板离层仪通过内部精密的机械结构将位移转化为光纤光栅传感敏感元件波长的变化，从而进行位移的监测。矿用光纤大量程可视化离层传感器是我公司昀新研制新型传感器，昀大量程可达到1000mm，本安无源设计，并能满足现场就地显示与远程终端同步显示。11技术优势：无源本安设计，不受现场环境干扰。量程大、精度高；0-1000mm可定制。现场就地显示与集控中心同步显示。可重复利用。光纤钻孔应力传感器.光纤钻孔压力、锚杆（索）应力传感器光纤矿压传感器基于光纤光栅原理设计，通过悬臂梁结构，将矿压转化为光纤光栅波长的变化。并采用温度补偿技术，监测运行更加稳定。12矿用光纤多参数智能锚索光纤锚索（杆）应力传感器顶板动态监测系统显示界面顶板动态监测系统软件功能：储存、查询、打印、分析。项目实施的必要性光纤顶板动态监测过程中，发现顶板离层超过预警值，监控系统自动报警，并自动识别顶板离层传感器报警位置、顶板离层量，根据顶板动态及危险程度，可通过中空注浆锚索进行加固治理，预防顶板灾害事故。1、多层组合拱结构支护体系，扩大了支护结构的有效承载范围。2、防风化水侵，防止围岩被地下水侵蚀而降低围岩的自身强度。3、将松散破碎的围岩胶结成整体，提高围岩自身支护体强度。4、全长锚固，提高支护结构的整体强度和平衡性。5、支护体受力平衡，避免应力集中导致局部破坏。6、注浆锚索和注浆胶结相结合，实现机械与物理双重加固。顶板灾害综合治理措施注浆锚索施工工艺注浆锚索施工工艺八种支护方式过断层过老巷过采空区托顶煤托夹矸与采空区近距离破碎顶板复合顶完整顶板注浆锚索适用的井下环境注浆锚索技术参数序号型号SKZ22-1/1770/1860备注1锚索索体直径（mm）222钢绞线公称直径（mm）63抗拉强度（Mpa）昀小1770/18604破断力（KN）≥3755中空注浆管规格内径Ø7.5mm，外径Ø10mm6延伸率（%）≥3.57适应安装孔径（mm）308长度（m）2.8-15按需要选制9树脂锚固长度（mm）1000～150010注浆压力（Mpa）4.0~6.0中空注浆锚索实物图成品注浆锚索注浆锚索安装步骤打锚索眼锚固安装锚索盘、锚具打锚索眼同步锚固安装止浆塞安装锚索盘、锚具涨紧滞后注浆普通锚索安装步骤注浆锚索安装步骤涨紧注浆锚索与普通锚索安装步骤对比注浆锚索布置方式注浆锚索布置方式光纤传感系统创新点首次将激光/光纤技术广泛应用于煤矿顶板动态监测，实现实时在线监测；光纤离层传感器是目前国内唯一满足现场就地显示的无源光学传感器；离层传感器量程目前国内唯一能达到500mm以上的传感器；首次在超1000米矿井应用，作为采煤工作面以注浆锚索代替超前液压支架，实现顶板动态监测的光纤传感系统；首次实现顶板动态监测与治理相结合的综合防治工艺，通过光纤传感系统实时监测采掘工作面顶板动态，根据系统预警信息及时补打注浆锚索进行局部加固，预防顶板事故。●●●●●应用案例展示：新矿集团孙村煤矿2223工作面巷道掘出后，顶板活动一般在10天内变化较为明显，以后逐渐趋于稳定，其巷道顶板监测范围内的离层值（深基点监测值）在2.27～15.61mm，10个监测点位移平均变化量为10.08mm；巷道顶板锚杆锚固范围内（浅基点监测值）的离层值在0.18～3.26mm之间，10个监测点平均值为1.99mm。在同一监测区域，采用机械式人工监测的顶板离层仪观测数据一般深基点变化值在0～22mm，平均10.9mm；浅基点0～20mm，平均2.48mm，该系统监测数据与传统的人工观测数据基本一致安装点位置信息位移值(mm)安装点位置信息位移值(mm)271#浅基点3.23646#浅基点0.89深基点12.69深基点7.53404#浅基点1.94692#浅基点2.71深基点8.03深基点8.65510#浅基点0.53736#浅基点0.18深基点7.92深基点2.27548#浅基点2.06780#浅基点3.36深基点11.15深基点15.61602#浅基点2.54827#浅基点2.44深基点13.77深基点13.19两帮锚杆支护情况顶板离层情况超前支撑应力情况应用案例展示：新矿集团孙村煤矿2223工作面山东能源新巨龙8301智能化工作面顶板离层监测应用案例展示：山东能源新巨龙煤矿8301工作面应用案例展示：新矿集团孙村21121工作面21121工作面安装长度500米。应用案例展示三：新矿集团孙村21121工作面煤矿光纤顶板安全监控系统预警通知单工作面名称：21121工作面预警时间：2019/1/917:00预警位置：下巷第一组深基点、下巷第二组浅、深基点预警级别及离层量：下巷第一组深基点二级预警10.4cm，下巷第二组浅基点二级预警12.3cm，下巷第二组深基点一级预警8.3cm。领导意见：生产技术部制定维护顶板技术方案，综采一队负责落实。一级预警值50mm二级预警值100mm制单人防冲办公室生产技术部调度室采掘单位防冲副总工程师传感器号信息安装位置详细位置离层量单位传感器类型时间18G04C0003S1深基点下巷第一组Z3点前30米10.4cm深基点2019/1/917:0018G04A0003Q1浅基点下巷第二组Z3点前7米12.3cm浅基点2019/1/917:0018G04A0003S1深基点下巷第二组Z3点前7米8.3cm深基点2019/1/917:002019年1月9日17：00，孙村煤矿21121工作面下巷发生2级报警，及时采取顶板维护措施。光纤监测系统现场图片：照片拍摄于山东能源孙村煤矿-1100m水平和新巨龙公司-900m水平光纤监测系统现场图片：光纤监测系统现场图片：注浆锚索施工及支护效果对比：注浆锚索使用前注浆锚索使用后注浆锚索使用效果对比安装注浆管注浆中…….客户反馈转载于：山东能源新汶矿业集团官方网站新矿集团孙村煤矿顶板离层监测项目使用报告客户反馈1、实现矿井深部巷道变形实时监测。在煤矿综采工作面生产中,对工作面两巷顶板进行连续监测,不仅能够得到顶板离层的准确信息,还可以推断预测出各种顶板条件下的顶板周期来压规律,及早发现顶板失稳的征兆等不安全隐患,采取加强支护等措施,避免冒顶事故的发生。2、改革了工作面超前支护形式，取消了传统的超前液压单体支柱支护，实现全锚索超前支护，有利于减轻工人劳动强度，提高劳动效率，为矿井单班百人下井目标打下坚定基础。3、建立了多工作面顶板数据管理体系，形成了工作面超前管控数据信息管理平台，改变了巷道变形监测手段，简化了监测流程，需用人员大量减少，有利于提高生产效率。山东能源孙村煤矿在2223采煤工作面、21121采煤工作面、22215采煤工作面实施顶板动态监测系统，以全注浆锚索支护代替了液压支架超前支护，实现了沿空留巷。项目实施后，2019年2月26日报煤炭工业协会申请项目鉴定，初步鉴定意见为“国际领先”。煤炭工业协会成果鉴定报告摘录：已申请受理知识产权效益分析通过对顶板动态的远程实时在线监测，实现了监测现场无人值守，减少了人力、物力和财力，按照普通顶板离层仪、每个采掘工作面每周巡查2次计算，共节省人力52×2×10×180=18.72万元；回采工作面取消超前支柱、顶梁等，节省租赁费、材料费共计367.74万元，共减少人工费用6×3×365×220=144.54万元。总经济效益：531万元。实现对煤矿顶板动态的实时监测，及时把握顶板变化趋势，将顶板灾害消除在萌芽阶段，真正做到防患于未然。通过取消超前单体支护，取消了上下端头回撤支柱的工序，减少了施