2019年泰安煤矿顶板动态综合监测系统技术方案A(共23页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上泰安煤矿8101综放工作面顶板综合在线监测系统技术方案 山东省尤洛卡自动化装备股份有限公司山东科技大学煤矿灾害监测工程研究中心2010年12月22日技术方案目录一、 监测内容 二、 监测系统实现的功能三、 产品技术特点四、 系统结构及组成说明(含电气结构图)五、 系统监测方法及工作原理六、 系统现场布置及安装说明七、 技术指标、技术参数八、 系统软硬件配置清单1、 工作面的地质资料1) 工作面采煤方法? 长臂式开采 2) 工作面长度、走向长度? 207米、 1470米 。 3) 采高 3.7米。 4) 直接顶厚度、老顶厚度? 0.8米 2米 5) 顶板岩性? 砂质泥岩
2、。 2、 巷道的支护参数 1) 巷道类别(掘进、回采)、支护形式? 回采 锚杆锚索加钢筋网 2) 锚杆、锚索的支护密度间距: 锚杆900mm 排距: 锚索900mm 3) 锚杆、锚索的长度? 锚杆2100mm、锚索6500mm。 4) 巷道高度? 运顺3.2m 回顺3.7米 5) 巷道长度? 1470米。 3、 工作面采掘位置平面图(草图)要求有相对位置、距离。4、 矿井主通讯系统形式(通讯电缆、光纤、以太网)? 电缆 5、井上信息管理计算机网络(局域网)是否建立? 否 6、双顺槽长度 1470m 一、项目监测要求(内容)1、巷道顶板离层在线监测2、巷道锚杆应力在线监测 3、综采工作面顶板矿压
3、在线监测 4、巷道钻孔应力在线监测 5、煤矿井下巷道或工作面的顶底板动态监测 6、巷道每50m布置一组测点 7、工作面监测15组支架,每架监测三个压力测点 二、系统实现功能1井上计算机动态模拟显示监测参数、报警 监测服务器和客户端可实时显示监测点的数据和直方图,当监测数据超限时能自动声音报警并记录报警事件。2井下现场显示数据和报警 井下的压力监测分站、离层传感器可实时监测数据,能根据设定报警参数报警指示,通讯分站可实时显示每个测点的数据并有报警状态指示。3监测数据自动记录存储 井上监测服务器能根据设置记录周期将数据存储到数据库,数据采用动态存储技术,数据库采用SQL海量数据库。4. 分站及接收
4、系统后备存储功能,当通讯线路或计算机出现故障时自动启动后备存储,可用”U”盘取出数据导入计算机5连续监测曲线显示、分析 软件支持服务器端和客户端的历史曲线和测线加权数据分析。6监测数据综合专业化分析;CMPSES监测分析软件综合了矿压理论数学模型,支持综合专业化数据分析。l 工作面支架循环工作阻力分析l 测线(或上、中、下部)顶板运动规律分析l 工作面顶板压力分布分析l 支架液压系统故障诊断 l 工作面周期来压步距、强度分析等 l 巷道顶板及围岩运动分析l 巷道支护应力变化分析l 监测段顶板冒落综合预警l 多元参数关联分析及预警7历史数据查询及报表输出历史数据时间区间查询,历史曲线查询和输出,
5、统计分析,输出标准综合分析报表。8局、矿顶板动态监测网络功能软件采用C/S +B/S结构,支持局域网、广域网客户端监测模式和Web用户浏览器模式数据共享。9GPRS群发短信报警(可选)监测报警数据(事件)可通过GPRS公用无线数据网络群发到用户手机中(该项目用户可选择)。 三、KJ216顶板动态监测系统得主要技术特点 KJ216顶板动态监测系统是第一套专业用于全矿井矿压综合在线实时监测系统,该系统集成了专业化矿压监测理论和方法,实现了矿压监测的数字化和网络化。搞系统与将矿压传感器接入煤矿安全监控系统形成的顶板监测系统有本质的区别。 1.“KJ216煤矿顶板动态监测系统”产品获国家发明、实用新型
6、5项专利:1)实用新型专利:“煤矿顶板动态监测系统” 2007年1月申请,2009年6月授权。专利号:ZL 2007 1 .5。2) 发明专利:煤矿顶板动态监测系统,2008年8月申请,2009年11月授权,专利号:98。、3)实用新型专利:“围岩离层监测报警仪” 2004年3月申请,2005年3月授权,专利号:ZL 2004 2 .3。“多方位多功能围岩离层监测报警仪”,4)实用新型专利:“多方位围岩离层监测报警仪” 2006年4月申请,2007年7月授权,专利号:ZL 2006 2 .9。5) 外观设计专利:围岩离层监测仪,2007年1月申请,2008年1月授权,专利号:ZL 2007 3
7、 .2。 2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、顶板离层、煤岩支撑应力、锚杆支护应力、充填体承载应力多元参数监测。系统容量达1000个测点。 3系统根据采场地质条件采用了两级总线设计,总线之间完全隔离,提高了系统环境适应性,与其他的煤矿安全监控系统有本质的区别。 4.传感器采用总线技术,监测分站最大可连接128个传感器,相比集散式(分站+模拟信号传感器)结构可靠性更高,成本更低。5.系统数据传输支持多种传输模式:1)以太环网总线传输模式;2)RDS 电话线模式;3)单模光纤传输模式。RDS通讯技术采用了基带
8、式隔离传送方式和平衡式浮地通讯技术,可在电话通讯高噪声环境中,同缆稳定传输20km,不需要专门敷设电缆,可构成最经济的监测系统。6.智能一体化监测分站和传感器,有微处理器控制,内置总线接口,具有现实的独立报警设置功能,监测分站带后备存储功能,可使用U盘读取存储数据。7、监测分析软件采用矿压专家提出的数据分析处理思想,分析功能更具专业化,分析结果更具科学性,指导安全生产的效果更好。四、 监测系统结构及组成 (一)井上监测信息与报警网络井上监测信息与报警网络包括:1)数据接口(中心站);2)监测服务器;3)矿井办公局域网和客户端(已建立);3)GPRS数据收发单元和图文短信手机用户群。 KJ216
9、B系统通讯接口可自动接收通讯线路传送的数据,通讯接口内置RDS收发器、NPORT以太网接口(联网服务器NPORT5150)、MWF光线收发器接口 ,接收单元自动侦测上位计算机的运行状态,当上位计算机退出工作时能自动备份数据,监测服务器恢复后自动上传存储数据,从而实现故障后备监测功能。本矿井已经建立光纤和环网通讯网络,系统配置光端机分站接入环网。KJ216A/B系统的监测分析软件采用了SQL sever数据库和C/S+B/S结构,本系统监测分析软件CMPSES运行Windows 2003 server 平台,支持Web模式访问。 矿区广域网 井上PC客户端GPRS公用数据网CRSSIP服务信息平
10、台 Web 服务器办公局域网络现有硬件OPC接口监测服务器GPRS 收发器UFAQI 通讯接口井上井下监测网络井下图1 矿压在线监测系统井上部分组成 (二)矿压监测系统与矿井综合自动化系统联网方案补充说明 综合自动化网络建设的基本构架采用了内外和外网结构,内网为矿井工业千兆以太环网。如图2所示。顶板监测系统主站内置RS485接口,可与带串口(RS485)组件的交换机直接接入。KJ216B监测系统关联设备KJ216-J1环网光端机分站带有网口(RJ45)和光口(SC.S30-100),可与标准的环网交换机直接连接,接入地点可选就近环网交换机接入(例如采区变电所)。 测系统接入矿井以太环网,监测服
11、务器通过驱动软件虚拟的串口(COMX)读取井下监测主站传送的数据。监测服务器须接入环网段,监测服务器配置了双网口。监测服务器通过微软公司提供OPC server接口或通过FTP传送方式连接到局域网(外网)服务器。当使用OPCserver时,局域网的客户端和Web服务器可安装C/S和B/S版监测软件通过操作系统底层链接(OPC)获取矿井环网(内网)的监测数据;当使用FTP网络传送方式时,外网服务器端设定固定IP路径缓存文件(.TXT),监测软件(CMPSES)通过读取缓存文件获取监测数据。 目前KJ216B系统已接入KJ95、KJ90等煤矿综合监控系统和信息集成应用已有20多个案例,取得了较好的
12、应用效果。Web服务器局域网外网FTP1000/100M以太环网监测服务器OPCRJ45井上 井下 RJ45监测主站图2 井上联网方案 (二) 井下部分 系统配置一个采煤工作面的顶板动态监测系统。监测系统预留接口保证矿井以后扩展多个测区的使用要求,系统可通过扩展通讯分机和传感器方法扩展测区。 考虑到井下采区的布局, 井下系统结构如图3、4所示。分别主要设备配置是: 1)监测主站 KJ216-Z 1台2)多功能监测分站 KJ216-F2 3台 3)顶板压力监测分站(含传感器 3通道)KJ216-F 15台 4)围岩移动传感器(顶板离层传感器) 60只 5)锚杆/锚索应力传感器 60只6)围岩应力
13、传感器(钻孔应力传感器) 60只(配套相应的电源及其它设备,详见设备清单)常村煤矿选择了电话线或光纤通讯方式,井下的数据信号通过RDS-100或光纤收发器接入到接收主机,接收主机将接收到的数据发送到监测服务器串口接收。若用户选择了以太环网通讯方式,监测主站可可通过环网光端机分站接入环网,监测服务器可通过内部以太网卡(RJ-45)接入环网中,监测服务器直接从环网读取数据。监测主站与下为通讯分站通过RS485总线电缆连接,与下位分站构成主从式系统结构。通讯主站负责监测多个测区,通讯分站独立参数设置和运行,循环采集和显示每个监测点的数据,并能实时报警。数据通讯分站通过总线巡测每个测点的数据,形成上下
14、位主从通讯关系,当离层测点(传感器)收到主站的指令时中断采集过程将存储的数据发送到上位主站。1、综采工作面工作阻力在线监测子系统 如图3。 工作面设计安装15台顶板压力监测分站,另备用三台。每台压力分站监测一组支架的三个测点,每台KDW28电源可供12台顶板压力监测分站正常工作。压力分站采用一体化设计,集监测、显示、报警、总线接口、传感器于一体。压力分站由16位单片计算机控制,具有数据分析功能,自动显示初撑力、当前工作阻力、最大工作阻力。当压力值超过报警设定值时声、光报警。传感器根据工作面条件设计(专利号:ZL 92 2 19348.7),能抗强顶板断裂引起的压力冲击。传感器通道通过高压油管与
15、支架的高压腔连接。压力监测分站之间由一根钢丝防护铠装电缆连接。压力分站采用一体化结构的优点是:工作面内的地质条件复杂,传感器与压力分机一体化结构避免了分机与传感器之间电缆的损坏,提高了系统得可靠性。2、巷道顶板离层监测系统GYW系列顶板离层(岩层移动传感器)可用于顶板或两帮的岩层移动监测,该传感器(监测仪)获3项国家专利: 围岩离层报警监测仪 (实用新型专利)ZL 2004 2 .3 多方位围岩离层报警仪 (实用新型专利)ZL 2006 2 .9 围岩离层检测仪(外观专利) ZL 2007 3 .2 传感器采用组合式设计,方便用户的安装和回收复用。传感器具有数字显示、报警、参数设置、485通讯
16、功能。如图4所示。根据煤矿安全规程的要求,结合本矿的顶板地质条件,建议每隔50m安装一组测点(传感器),可分段布置。每组测点有两个位移基点。 每个离层传感器配置了两个基点(深基点A,浅基点B),基点的安装深度根据顶板地质条件和选择的支护方式确定。3、锚网巷道锚杆、锚索支护应力监测锚杆/锚索应力监测可选择部分断面布置测点,测点可与顶板离层测点相邻安装。如图4所示工作面巷道按50米一组测点布置。每条巷道可布置一台或多台分站。KJ216-F2多功能分站最大可连接64个锚杆传感器和64个离层传感器。锚杆应力传感器与锚索应力传感器通用。锚杆应力监测传感器与顶板离层传感器使用同一条通讯电缆。4、超前煤、岩
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