1、顶板动态监测系统技 术 标招标人：山东东山古城煤矿有限公司招标编号：LKWZZB-20171105投标人：北京中煤矿山工程有限公司2017年 11月 20日目 录一 、 概 述二 、 设 计 依 据三 、 设 计 原 则 四 、 系 统 监 测 内 容五 、 系 统 功 能六 、 系 统 组 成七 、 主 要 技 术 参 数八 、 系 统 工 作 原 理 与 工 作 过 程九 、 系 统 现 场 测 点 布 置 与 安 装十 、 产 品 简 介十 一 、一、概述随着人类社会对于能源需求的增长，同时也局限于现今的能源结构，由于其它的新型能源，例如核能、太阳能、风能等还不具备足够的开发技术或广泛推
2、广的条件，煤、石油、天然气至今仍然是人类主要的能源形式。尤其是我国现今的能源结构中，煤炭仍然是主要的能源形式，它占一次能源生产和消费总量的 76%和 69%。我国电力工业能源的 76%、家庭消费能源的 80%以及能源化学原料的 60%都是由煤炭提供的，在未来相当长的时期内，我国仍将是以煤为主的能源结构。为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的高效生产，这就为我国的煤矿开采提出了更加严峻的要求。安全生产是煤炭开采工作中的重中之重，在各类煤矿事故中，顶板事故仍居前位。随着生产能力的提高、开采强度的增大和向深部开采转移，顶板安全等问题越来越凸现，主要体现在三个方面：一是以锚
3、杆支护为主要形式的巷道稳定性。现有的支护参数到底有多大安全系数？需要监测手段进行评估及潜在的危险性预测。二是超前支承压力影响范围多大？压力集中程度多高？支承压力高峰位置在何处？支承压力前移速度是多少？等等，这些与超前支护和冲击地压密切相关因素监测问题；三是工作面支护稳定性和安全性。工作面支护工作状态怎样？支护是否满足控制顶板的要求？工作面上覆岩层初次来压与周期来压步距多大？来压时对目前支护系统有多大影响等。我国几乎所有煤矿都面临开采顶板安全问题，而这些问题往往由于局限于相对落后的监测手段和信息处理技术而被忽略，这是顶板管理不到位的主要原因。因此，安装一套技术先进、稳定、安全可靠的“矿压实时监测
4、系统” ，对促使煤矿安全上一新台阶具有实际意义。二、设计依据GB/T 2887 电子计算机场地通用规范GB191-2000 包装储运图示标志GB3836.1-2010 爆炸性环境 第 1部分：设备 通用要求GB3836.2-2010 爆炸性环境 第 2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB3836.4-2010 爆炸性环境 第 4部分：由本质安全型“i”保护的设备GB9969.1-1998 工业产品使用说明书总则MT209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品 通用技术要求MT210-1990 基本试验方法MT286-1992 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理方法MT/T 772-
5、1998 煤矿监控系统主要性能测试方法MT/T899-2000 煤矿用信息传输装置三、设计原则 可靠性系统经过相关部门检测，取得合格证、防爆证、安标证，能够在煤矿恶劣环境下长期工作，确保系统可靠运行。 安全性系统采用冗余及容错技术，具有数据备份、数据恢复功能，具有完善的防范措施（如权限认证、防病毒等） ，保证系统安全、稳定地运行。 先进性系统采用先进的技术，功能强，确保系统的使用周期。 扩展性系统采用标准接口，结构灵活，根据需要，容易扩充，保护用户投资。 高度自动化系统根据配置实现自动分析、预警以及报警等功能。 易用性系统组成简单、灵活，易于安装维护，操作简便、实用，满足煤矿需求。四、系统监测
6、内容1、综采工作面顶板矿压在线监测2、巷道顶板离层在线监测3、巷道锚杆应力在线监测 五、系统功能 灵活组网，支持 RS485总线、光纤、以太网； 系统容量：64 个分站； 实时监测多种传感器，本地超限报警； 系统监测功能全面，一套系统可同时满足掘进巷道和回采工作面的矿压监测需求，便于管理，有效避免了重复建设，节约了矿压监测成本； 配置灵活，适用于井下不同开采条件的测区、测点布置； 实时数据分析，超限报警； 报表方式多样，便于查询； 操作简单，易于维护； 支持局域网、客户端、Web 模式、OPC 接口和 FTP模式； 双机热备，确保系统安全。 系统稳定性好，所用位移监测仪采用光测技术，抗干扰性强
7、，量程大； 系统防水性好，独特的安装技术可以解决多水等复杂环境中巷道顶板、两帮、底板位移在线监测； 井下分站支持 U盘拷贝及存储功能，在井下环网不通时分站自动储存数据，分站采用超大高亮液晶显示，便于井下查看数据；六、系统组成KJ951煤矿顶板动态监测系统采用先进的传感器技术、自动监测技术、网络技术、数据库技术，进行数据采集、存储、分析、报表、打印、上传，实时监测综采工作面液压支架工作阻力、巷道顶板及围岩离层、巷道围岩锚杆支护应力等安全生产参数，实现实时超限报警。系统支持多种通讯方式，具有功能齐全、抗干扰能力强、可靠性高、通信距离远、配置灵活、经济适用等特点，增强了应急响应手段，为矿山企业安全生
8、产提供可靠保障。系统结构图如图1：图1 矿压在线监测系统组成（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）传输接口；2）监测服务器；3）矿井办公局域网和客户端。如图 2 KJ951系统传输接口可自动接收通讯线路传送的数据，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。KJ951系统的监测分析软件采用了 SQL sever数据库和 C/S+B/S结构，支持 Web模式访问。 图 2 矿压在线监测系统井上部分组成本系统可与矿井综合自动化系统联网使用，综合自动化网络建设的基本构架采用了内外和外网结
9、构，内网为矿井工业千兆以太环网。如图 3所示。顶板监测系统分站内置 RS485接口，可与带串口（RS485）组件的交换机直接接入。监测系统接入矿井以太环网，监测服务器通过传输接口读取井下监测分站传送的数据。目前 KJ951系统已接入煤矿综合监控系统和信息集成应用已有多个案例，取得了较好的应用效果。PC 客户端Web 服务器井上井下监测服务器矿区广域网办公局域网络OPC 接口井下监测网络图 3 井上联网方案 （二） 井下部分 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 4、5 所示，地面传输接口和监测分
10、站通过 RS485总线电缆连接，与下位分站构成主从式系统结构。监测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。监测分站通过总线巡测每个测点的数据，形成上下位主从通讯关系，当传感器收到分站的指令时中断采集过程将存储的数据发送到分站。1、巷道顶板离层监测系统顶板离层传感器可用于顶板或两帮的岩层移动监测，传感器利用光学技术原理，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 通讯功能。如图 4所示为顶板离层监测系统结构图。根据煤矿安全规程的要求，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
11、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外网1000/100M 以太环网监测服务器OPCRJ45局域网监测分站RJ45井上井下Web 服务器FTP板地质条件和选择的支护方式确定。2、锚网巷道锚杆、锚索支护应力及支承压力监测锚杆/锚索应力、支承压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。结构图如图 5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。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。图 4 巷道顶板离层、锚杆及监测硬件组成及布置图工作面传输接口660/127V防爆电源顶板离层传感器接线盒轨道巷运输巷监测分站监测分站锚杆/索应力传感器660/127V50m660/127V防爆电源660/127V
