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矿井顶板(围岩)状态监测及灾害预警系统研究及应用

【摘要】:在煤矿综采工作面生产中,对工作面及巷道顶板进行连续监测,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。本论文针对煤矿井下反映顶板稳定状态的各种参量变化,进行实时在线连续监测,并根据顶板安全状态的多参量连续监测信息,分析评判矿井安全生产中顶板的稳定性状态以及灾害发生的预兆,及时地了解矿井顶板状态,并在发生顶板灾害事故之前发出安全预警,使矿井工作人员及时采取有效的防灾技术措施,避免或减少矿井顶板灾害事故的发生 本论文结合国家科技支撑计划项目课题《矿井顶板安全状态连续监测与灾害预警系统研制》(2007BAK29B02)提出了基于顶板失稳的灾变理论和模糊数学综合评判理论模型,确定出了顶板灾害预警临界阈值参数,已研制出矿用压力传感器、锚杆(索)载荷传感器、矿用位移传感器、矿用钻孔应力传感器、负压传感器、地音传感器与地质雷达传感器等七种传感器,部分传感器已在寺河矿二号井安装使用;并对抚顺煤科院起草的矿用位移传感器行业标准提出了修改建议。 系统数据传输采用CAN总线传输、局部采用无线传输方式,以太网通讯接口,并研制出兼容性强的矿用网络交换机做为系统的主干线传输关键设备。系统主传输距离达到20千米,分站传输距离达到了5千米;无线数据传输距离达到800米;发射极限功率10毫瓦;数据传输延时不大于200毫秒。 巷道状态灾害预警的智能决策软件对顶板位移传感器、锚杆(索)载荷传感器、地音传感器等监测的状态信息进行实时分析,判断巷道围岩状态,进行巷道单因素灾害预警;采场状态灾害预警的智能决策软件对支架载荷传感器、负压传感器、位移传感器、地质雷达传感器等监测的状态信息进行实时分析,判断采场顶板状态,进行采场单因素灾害预警;综合所有监测因素的状态信息,基于顶板失稳的灾变理论和模糊数学综合评判理论模型,确定顶板灾害预警临界阈值参数,根据多因素灾害预警软件分析,实现采场与巷道状态多因素灾害综合预警,并实现智能决策。 研发的采场顶板灾害预警系统已在晋城煤业集团寺河矿二号井、赵庄矿和赵庄二号井进行现场试验,建立了示范基地;系统软件可准确对顶板状态进行灾害预警。

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