KJ653矿压监测系统在红庆梁煤矿的应用实践.pdf

设备管理与维修2020 翼8（上） KJ653 矿压监测系统在红庆梁煤矿的应用实践 张远志 1， 李培贤2， 贺小平2， 张 闯 1， 任 强 1， 罗波远1， 王 博 1， 杜 盼 1 （1.鄂尔多斯市昊华红庆梁矿业有限公司， 内蒙古鄂尔多斯014399； 2.内蒙古煤矿安全监察局鄂尔多斯监察分局， 内蒙古鄂尔多斯017000） 摘要 红庆梁煤矿为实现 11301 综采工作面支架阻力的实时监测， 采用 KJ653 矿压动态监测系统， 实施全天候和全方位实时在线 监测。 通过使用 KJ653 矿压动态监测系统， 矿方获取了工作面推采过程中液压支架的工作状况、 得到了顶板压力显现规律， 提高监测 结果可靠性和实时性的同时， 保证了矿井的高线生产和人员安全。 关键词 矿压监测系统； 综采工作面； 支架阻力； 顶板来压 中图分类号TD326文献标识码BDOI10.16621/ki.issn1001-0599.2020.08.66 0引言 当前国内煤炭资源总产量世界第一、 可开采量世界第二， 预 测至2050年煤炭所占能源消费比例高于50，各类基础项目 建设依然依赖煤炭资源，短期内煤炭仍占据能源消费的主体地 位[1-2]。伴随煤炭开采深度及强度的增加， 煤矿安全生产形势日 益严峻。依据国家煤矿安监局公布的数据显示，2018年国内煤 矿共发生事故223起、 死亡478人， 其中顶板事故发生33起， 占 煤矿事故总数的16.1， 死亡人数47人， 占死亡人数的10.2， 其中顶板事故发生的主要地点为采掘工作面[3-4]。 研究显示， 煤矿顶板事故诱因多为液压支架初撑力不足、 矿 压监测失误等， 特别是在矿压监测方面， 多数矿井存在监测疏忽 以及数据分析不及时等现象[5]。为确保煤矿安全高效生产， 矿压 实时监测是不可或缺的重要技术方法，通过及时分析和反馈矿 压显现数据， 可以有效降低矿山顶板致灾诱因的发生几率， 确保 工人安全与正常生产[6]。 矿压监测是揭示矿山压力活动规律的重 要方法， 也是确保煤矿可持续生产的技术手段， 随着工作面支架 工作阻力监测系统的高度集成化和智能化，为煤矿顶板矿压显 现机理和来压预报等提供了设备前提。目前国内矿压监测系统 使用的矿压传感器多为机械式或电式仪器，受井下恶劣条件影 响， 传统监测设备通信线路较短且信号容易失真， 导致最终测量 结果可靠性较差， 同时不具备本质安全性， 煤矿安全高效生产受 到上述因素的潜在威胁[7-8]。 由于电子机械和计算机技术与采煤技术的高度结合， 以及 高阻力支架技术的大范围推广使用，实现了矿井数据的实时 传输和在线监测，推动了各种在线监测系统的研制开发和生 产应用， 提高了现场灾害的认知和防治水平[9-10]。 从加强矿井工 作面顶板压力监测出发，确保工作面支架工作阻力监测数据 的实时性和可靠性， 落实顶板压力控制的工作思路， 红庆梁煤 矿应用了KJ653顶板矿压监测系统， 对11301工作面液压支架 进行了实时动态监控，并根据矿压观测数据分析支架是否满 足支护要求。 1KJ653设备简介 KJ653系统采用封闭式环网结构设计，用于全天候实时监 测煤矿综采工作面液压支架的工作阻力，能够获取支架初撑力 等多个矿山压力参数。 该设备将云平台的以太网络作为主体， 服 务器兼容LINUX 5/ Windows2000/sp6系统，数据库兼容Web/ Expanded运算平台， 可选择有线电缆、 施工光缆和矿井内部网 络等数据传送形式。 1.1功能组成 KJ653系统主要由井上分析、井下监测和传输网络等三部 分构成 （图1） 。分析部分包括数据汇总计算机、 数据处理软件； 监测部分包括主站、 测区监测分站； 传输网络包括存储服务器、 以太网络、 测区联结分站以及电源和供电线路， 存储服务器联结 图1系统组成示意 骳髇髙 设备管理与维修2020 翼8（上） 网络接口并收集款矿压数据，测区联结分站进行液压支架工作 阻力的初步分析。 1.2技术指标 KJ653矿压数据收集及分析设备在工作面布置一条标准 RS460总线， 共计连接128部安装于液压支架的测区分站。 测区 分站可24 h连续收集液压支架的工作阻力等数据， 测区分站通 过联结线路与测区联结分站相通，测区联结分站的数据通过传 输线路传送到井上的分析主站。测区联结分站配套2组 JEZ550/16A型本安电源， 每组电源可负载1台测区联结分站和 10台测区监测分站。当电源故障时， 提供备用照明线路给测区 联结分站和测区监测分站供电。 KJ653设备的监测点数由1至1000不等，可在30 s内完 成一次标准巡测， 通过采用并行同步等技术， 将实际误差控制在 2以内的同时，通信距离提高至15 km以上。设备显示器为 LCD背光触摸屏、 可供切换中英双语显示，128个测区分站可同 时使用8个通道， 数据最大显示值为60 MPa， 显示精度控制在 1.5以内。 2监测系统数据分析 2.1测点布置 11301工作面倾向布置长300 m，采用综采液压支架支 护， 其中ZYT13000/24/50D型端头支架7架、ZYG13000/24/50D 型过渡支架2架、ZYT13000/24/50D型正常支架167架。于综 采面左顺槽的3超前支架布置1部监测分站； 以综采面1架 为起始点， 向机尾方向间隔7组支架安装1部监测分站； 同时 于综采面右顺槽右2超前支架安装1部，合计24部监测分 站。 在11301综采面液压支架后方2组立柱之间吊挂式安装1 部监测分站， 实现了综采面支架间的工人自由施工。监测分站 共计有4个传感器即4个通道， 使用国标KJ2-16的矿用连接 插孔，使用15 mm高压液管将液压支架左前和右后的立柱通 过高压强相连接。上述分站固定安装在11301工作面辅运顺 槽设备列车控制台的后方，与综采面液压支架一起移动的同 时， 负责接收支架工作压力数据。 2.2监测原理 KJ653矿压数据收集及分析设备监测并获取综采面的矿压 数据后， 传输至井上分析部分并计算液压支架的工作阻力， 其中 支架上安装的测力计均为无线数显类型。 具体传输方式为6测 力计的数据传输给5测力计，5测力计收到数据连同自身数据 仪器传输至4测力计，依次类推，2、3、4、5、6测力计的所有 数据均传输至1子站。间隔7 min后 （具体时间可在服务器软 件更改）专用软件通过井下局域网向1子站索取数据，1子站 存储数据后以应答方式，通过双芯电缆的460总线连接至 KTG2A，利用KTG2A将460电信号转换为工业以太网的光信 号， 最后再将光缆信号传输至井上服务器。 2.3使用方法 综采面矿压数据由井下传送至井上后， 首先安装数据汇总 计算机的操作系统以及专用分析软件，然后打开计算机系统 自带的分析软件，解锁密码后进入综采面矿压数据的操作界 面。矿压分析软件负责分析处理传输至地面的所有矿压数据， 借助WORD/EXCEL绘制综采面矿压数据的饼状图、曲线图 等， 并通过监测日报或监测周报的形式汇总出来。工作人员可 以直观了解综采面的支架工作阻力及顶板来压等，进而对后 续的矿山压力显现活动进行预报，总结并指导井下煤炭资源 开采。 KJ653矿压数据收集及分析设备的矿压监测区间为25 45 MPa，一般情况下默认综采面液压支架工作阻力介于 2545 MPa之间为安全值。监测数值45 MPa时， 则测力计 显示屏呈现红色，井上的分析软件会出现报警以告知人员 支架压力超载； 监测数值25 MPa时， 说明液压支架初撑力 不合格。 2.4结果分析 在工作面2018年5月9日7月10日回采期间， 对9测点 数据进行记录并分析整理， 生成曲线如图2所示； 同时对2018年 5月9日5月18日全部测点数据进行记录并分析整理， 生成对 应3维图如图3所示。 从图2可以看出，当工作面推进6101250 m范围时， 推 采速度平均10.2 m/d；周期来压步距为14.218.2 m，平均 15.7 m； 来压强度11 71212 981 kN， 平均12 506 kN； 工作 阻力为89929770 kN， 平均9343 kN； 动载系数为1.261.40， 图2推采距离-综采支架阻力关系曲线 骳髇髚 设备管理与维修2020 翼8（上） 油道撑条整列机构及对齐粘接工艺 孔一君， 陈琳 （河南机电职业学院， 河南郑州451191） 摘要 在变压器生产中， 为改善分辨油道撑条宽边和厚边时， 人工效率低的问题， 研制了一种对齐及粘接油道撑条的整列机构。机 构主要包括辊轮和辊瓦两部分， 使用方法分为上槽、 翻转、 粘接三个步骤。整列机构实现了油道撑条对齐和粘接的自动化。 关键词 自动化； 变压器； 整列机构； 油道撑条 中图分类号TM405文献标识码BDOI10.16621/ki.issn1001-0599.2020.08.67 0引言 变压器线圈绕组内设置的油道，通过利用变压器油的对流 作用， 降低线圈温度， 提高线圈绕组的散热性能。为防止线圈压 装时油道被堵，需要使用油道撑条，油道撑条均匀地粘在胶纸 上， 形成油道撑条帘。撑条的横截面积是矩形， 条状方向称为油 道撑条的长度， 横截面长方形的长称为油道撑条的宽度， 截面的 宽称为油道撑条的厚度。 行业标准要求与点胶纸粘接的面， 是油 道撑条的长和宽构成的两个面之一。 由于宽度和厚度差别较小， 通常为宽度6 mm、 厚度5 mm， 机械粘接时缺乏分辨宽度与厚 度的手段， 以致当前变压器工厂普遍采用手工作业方式， 人工分 辨宽边和厚边， 再粘接到点胶纸上的方式， 生产效率亟待提高。 1油道撑条的整列机构 油道撑条的结构和工艺分析。结构上，撑条的长度是20 30 cm， 宽度和厚度为6 mm和5 mm， 难点在于分辨宽边和厚边， 并使之排列一致。工艺上， 油道撑条要等间距放置， 实现自动化。 经过设计和试制， 开发出了油道撑条的整列机构。 整列机构 主要包括辊轮和辊瓦。 辊轮可沿中心轴旋转， 辊轮的外侧面上间 隔设置有用于放置油道撑条的滚轮槽。辊瓦包括1弧形板的瓦 体， 和内侧设置的用于翻转油道撑条的翻转装置。 辊瓦和整列机 构， 如图1、 图2所示。 2油道撑条的对齐和粘接工艺 使用上述整列机构实现油道撑条的对齐和粘接，包括3 个步骤淤上槽， 辊轮在旋转过程中， 油道撑条被装在辊轮槽 内；于翻转， 随着辊轮的转动， 厚边与辊轮径向方向不一致的 油道撑条在翻转装置的作用下发生翻转；盂粘接， 无需翻转 和经翻转的油道撑条随着辊轮的旋转， 当油道撑条旋转到辊 平均1.34。通过KJ653矿压监测系统预报， 可以及时在来压期 间加强支护， 保证了工作面安全高效推采。 3结束语 红庆梁煤矿通过KJ653矿压系统监测并预报回采和检修 期间的综采面矿压， 实现液压支架安全高效工作的同时， 有效 掌握了工作面顶板的来压状况，达到了科学监测和可靠预报 工作面矿压的目标，进而为矿井的安全高效生产奠定良好的 基础。 参考文献 ［1］煤炭是保障国民经济持续较快发展的重要能源支撑煤炭工业 壮丽70年综合评述 ［J］.中国煤炭，2019，45（10） 5-9. ［2］康红普， 徐刚， 王彪谋， 等.我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a 及展望 ［J］.采矿与岩层控制工程学报，2019，1（2） 7-39. ［3］ 姜耀东， 潘一山， 姜福兴， 等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防 治 ［J］.煤炭学报，2014，39（2） 205-213援 ［4］程敬义.综采工作面顶板来压预测及冒顶预警理论与技术研究 ［D］. 北京 中国矿业大学，201523-24. ［5］连清旺援矿井顶板 （围岩） 状态监测及灾害预警系统研究及应用 ［D］. 太原 太原理工大学，201216-17. ［6］王国法.工作面支护与液压支架技术理论体系 ［J］.煤炭学报，2014 （8） 1593-1601. ［7］焦尚彬， 宋丹， 张青， 等.基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系 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