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1、KJ616矿山压力监测系统的设计AMinepressuremonitoringsystemdesign摘要Il1绪论11.1 探讨背景11.2 煤矿井下矿压监测系统探讨概况及发展趋势31.3 煤矿井下矿压监测系统探讨内容概述42煤矿巷道和采煤工作面矿压显现特征探讨61. 1矿山压力显现概述62. 2压力传感器原理73. 3采煤工作面上覆岩层移动规律分析82.3.1煤层顶底板岩层分析82.4.2老顶的初次来压112.4.3老顶的周期来压122.4.4采煤工作面四周的支承压力及其分布12巷将处于一种不稳定状态，反之亦然。但影响井巷稳定性的因素许多，例如，巷道围岩的性质、围岩结构和破坏状况、井巷位置
2、、深度、卷道轴线方向、地下水的作用、巷道的断而尺寸、掘进破岩方法、暴露时间、采动影响、构造应力影响、以及支护类型等等。近年来，随着我国矿井开采深度逐年增加，采深已由浅部向深部发展，巷道的围岩应力亦随矿井开采深度增加而增大，出现了地压显现（巷道围岩应力）特别猛烈、巷道变形急剧增大、巷道底鼓及巷道两帮片帮严峻、并且在一些岩巷时有岩石突出（岩暴）发生、地温普遍增大等现象.这些都严修地危害J巷道围岩的稳定性和巷道维护,并成为制约开采矿井平安生产的主要因素开展巷道围岩稳定性制的探讨，主要是巷道围岩稳定性分析及卷道困岩变形规律的探讨和卷道支护及加固技术的探讨。目前我国支护材料消耗的较大，每产万吨煤支护方面
3、须要消耗坑木约50立方，钢材约13吨，水泥约80吨。尽管耗费了大量的材料，煤矿顶板事故还是发生不断，长期以来，围岩的变形规律和巷道支护是一个难题，理论探讨也很缓慢。而耕确无误地探测煤矿井下矿压，是解决这些问题的关键所在.我国煤矿目前开采深度平均达到f450tn左右，大多数巷道在地表下数百米，地应力是浅层地下工程地应力的几十倍。巷道支护级别低，支护投入少。巷道工程大多是临时性工程，受经济条件的限制，不行能像民用地卜工程那样高强度投入巷道支护，这样，道国岩不行避开的要出现肯定程度的破坏，巷道维护级别低。巷道支护载荷不确定。浅层地下工程通常是把上凝岩土层全都看成是我荷，支护也有条件担负起上覆岩上的全
4、部重量.井下矿压工程则不一样，如45Om埋深，上覆岩土重*为UMPa以上.在志向压力分布条件下常用的U型钢金属支架一般都小了0.2MPa,巷道支架能够供应的支护强度常常不到原岩应力的2舟,犷井工作面和卷道允许的变形量大。浅层地下工程通常用岩变形量只有数塞米到数十亳米，但是矿井工作面和巷道工程，由于地应力大，支护投入小，又多是临时性工程，允许的困岩变形量大，特殊是软岩巷道变形量大的围岩移近量达到数百亳米，甚至上千亮米，巷道支护常常不行避开地要经骐和限制围岩的破坏过程。近年来，在对矿山压力监控的过程中，由丁种种客观和主观的的缘由，而造成采场下沉,局部顶板目落等事故不断发生，严竣影晌了矿山的生产、运
5、输，以及矿工的人身平安。仃关资料表明,顶板事故是煤矿运输最严峻的事故。传统的MjK检测装置不完备，抗干扰实力差，传感器技术落后，数据处理实力差等等往往造成矿井平安监控不到位。针对这些状况，需设计一套矿压检测系统，快速精确反馈顶板信息，以实行措施加强顶板管理，保证煤矿的平安生产。1987年原煤炭工业部颁发的煤炭工业技术政策3第39条规定：“各矿区时采煤工作面和井卷进行矿质观测，依据岩层性侦、顶扳压力、顶板下沉员和下沉速度、放顶步距、周期来压等数据，逐步摸清本犷区的矿压规律，制定本犷区的顶板分类标准。作地质结构，应力分析也困难多样，只有精确地探测出各种矿压信息，精确无误地传输，细致地分析，才能有效
6、的避开和减轻各种事务的发生，如顶板下沉，支柱变形和折损，顶板破裂，局部冒顶和大面积冒顶等事故。现有的煤矿井卜矿压监测装置虽在保证煤矿平安生产方面发挥了肯定作用，但由于这些装置监测参数单一，系统性能价格比低，难以满意煤矿平安生产的须要，主要表现在如下几个方面：（1）现有装置针对某一监控对象开发，从而造成硬件不通用，软件不兼容，信息不共享，难以对检测的数据进行综合分析.（2）现有装置在同一水平上重灾开发，若要进行新对纵新领域的监测，需重新上设备，通信装置，抗干扰装置.（3）现有装置没有将数据,文字，声音,图像等多种媒体有机地结合在起，难以提高信息及系统的利用率。国际上煤矿井卜.矿压监测系统已由早期
7、的单一参数的监测装置，发展为多参数多任务的监控系统，可针对矿井平安生产多方面的需求。针对以上种种状况，迫切须要设计煤矿井下矿压监测系统来对各种装置进行统一管理，对信号进行集中采集和分析，做到数据采集自动化、数据处理程序化、计算结果图表化.煤矿井下矿压监测系统的发展趋势，主要是向多媒体化方向发展.具体表现在以下几方面：（1）料能化自检功能，系统故障自检功能向智能化发展，具有对故障的智能分析、推断功能，变更系统自检功能单一、荷洁的状况，做到系统梏见的软件和硬件故障都能通过自检功能进行推断，从而缩短故障处理时间，更好地保障矿井运输平安生.产。（2）兼容性，现有厂家的监测监控系统几乎都采纳各自专用装置
8、，互不兼容.有些8“并为f平安生产的须耍，在系统存在严岐问题和得不到技术服务的条件下，不得不放弃该系统。因此，制定统一的专业技术标准，对促进矿井监测监控技术发展和系统的推广应用具有特别重要的意义。（3）实现运输监测信息网络化，依据监控系统网络化管理的须要，监控系统的实时监控信息将被网络共享，系统应用软件按统的格式向外供应监测数据，每一台在网络远程终端都可以共享监控信息，为决策和管理层供应决策依据，（4）提高传感器技术水准。传感器的精度、牢靠性等质量不断提高。13煤矿井下矿压监测系统探讨内容概述该课题主要探讨采煤工作面矿山压力观测和巷道矿山压力观测。采煤工作面观测主要包括对采煤工作面及四四周岩的
9、应力、顶底板变形与破坏、支柱压缩与我荷、煤壁片帮、支架变形与折损等宏观矿压显现量进行测珏、记录、整理分析。从而驾驭采煤工作而矿压显现规律，并以此指导生产。观测通常采纳各种传感器进行，确保刚好、精确、全面地采集信息。巷道矿山压力观测主要是针对巷道围岩移动、支架变形及载荷等状况。信息的收集、处理以及显示采纳两级计经机实现。采纳综合监测系统对煤矿井卜矿压实施综合监测，保障煤矿生产和运输的平安。本系统是一种低成本的煤矿监测系统具有低成本，低功耗，易操作，功能强，牢靠性高等特点.主要适用于中小型煤矿的检测。系统以单片机为限制核心，加上相应的接口电路、传感器、通讯装置和智能化软件设计，自动检测采煤工作面犷
10、山JK力和巷道矿山压力。通过通过上位机人机界面用中文并协助声光方式实时显示工作面矿山压力和巷道矿山压力的各种信息参数，并自动存储，实现矿压的实时数据的采集，实时曲线和历史曲线的绘制，完成煤矿井卜的矿压监测。通过两级计算机系统将顶板等生产事故降到最低，通过人机界面显示屏实时显示各种参数。该系统将更好地保障煤矿生产、运输系统的平安运行，实现煤砂生产、运输的信息化和智能化，削减因事故造成的经济损失和人员伤亡，具有重大的经济效益和社会效益。煤矿井卜矿压监测系统是综合性很强的技术系统。随着科技的不断进步及矿井生产自动化程度的提高，它在煤矿平安生产和运输中发挥着重要的作用。2煤矿巷道和采煤工作面矿压显现特
11、征探讨2.1矿山压力显现概述煤及岩层被采动后，应力将重新分布。其中，采动边界部位承受较高压力作用，岩层的受力状况发生了明显变更。当该部位承受的压力值没有超出其允许的极限时，用岩处于超定状态。当采动边界部位的媒体或岩体所承受的压力值超出其允许极限后，困岩运动将明显表现出来，即产生煤体或岩体的破坏、片帮、顶板下沉与底板胶起等一系列矿压现象，支架受力与变形也将明显表现出来。煤及岩层果动后，在矿山压力作用下表现出来的国岩运动与支架受力等现象，称为矿山压力显现。矿山压力显现是矿山压力作用卜围岩运动的具体表现。由于国岩的明显运动只有在满意肯定力学条件下才会发生，所以矿山压力显现是有条件限制的。而且，不同层
12、位、不同围岩条件以及不同断面尺寸的巷道，囤岩运动发展状况也大不相同。深化细致的分析围岩的稳定条件，找到促使其运动与破坏的主动力及由此可能引起的破坏形式,并在此基础上创建条件，把丁山压力显现限制在合理的范困,这是丁山压力检测的根本目的，采动过程中，丁山压力显现的基本形式包括困岩的运动与支架受力等两个方面。图岩运动的形式有三种：两梢运动，顶板运动和底板运动。两楮运动主要是指巷道两格的用性变形、裂隙扩展、两帮岩体扩容后产生的塑性破坏与塑性流淌：两帮岩体向若采动空间内的移动，包括两帮做出与片帮等缓慢移动、煤或岩体突出与动压冲击下的高速移动。顶板运动是指巷道及工作面顶板岩U的弯曲下沉、裂断破坏以及破裂岩
13、石的冒落ta.底板运动是指管道及工作面底板岩层的膨起、隆起、层理滑移及裂断破坏等。支架受力主要包括支架承受载荷的增减、支架变形以及支架压折等现象。矿山压力的存在是客观的、肯定的，它存在于采动空间的四周岩体中。但矿山压力的显现则是相对的、有条件的，它是矿山压力作用的结果。阳岩中有矿山压力存在却不肯定有明显的矿山压力显现，因为用岩的明显运动本身是有条件的，只有当应力达到其变形强度后才公发生。支架受力也是如此，它不仅取决十围岩的明显运动，而且还取决于支架对困岩运动的反抗程度。影响矿山压力显现的因素有许多，主要包括：(I)开采深度的影响。开采深度越大,巷道越难维护，但维护费用的增加并不与深度成正比，浅
14、部巷道的矿压主要表现在顶部,深部巷道的IT压则来自四周，并有冲击地压现象。(2)岩层性质的影响。岩体内摩擦角小，结构面发散，则矿压显现显著，在缓倾斜岩层中旷山压力主要来自顶板：急倾斜岩展中矿山压力来自顶底板，在巷道中表现为两帮压力较大。在强度较大的岩体中,顶压较明显：在强度低的岩体中，四周压力较明显，底鼓影响严峻遇水膨胀的岩体最难维护。(3)地质构造的影响。在向斜轴、背斜轴、压应力断层或剪应力断层旁边等应力集中区，矿山压力较大。因为构造应力的最大主应力垂直于巷道轴向，平行于这些构造走向的巷道更难维护“（4）巷道尺寸和形态的影响,巷道的矿山压力与巷道尺寸成正比.巷道的形态对弹性状态的周边应力影响
15、较大,对塑性区的大小影响较小，故对矿山压力影响不大。但卷道形态对支架的受力状况有较大的影响。（5）时间的影响。由于岩石不断移动，塑性区将不断扩大，岩体强度又渐渐减弱，矿山压力也将随时间而增加。假如维护措施得当，强度较大的岩体将在短时间内趋于稳定，懦弱岩体则将持续很长时间。（6）其它采掘工程的影响。采掘工程符引起四周岩体中应力亚新分布及岩体移动。凡处于这一影响范围的巷道，矿压显现将加剧。2.2压力传感SS原理传感器是一种检测装置，能感受到被测员的信息，并能将检测感受到的信息，按肯定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满意信息的传输、处理、存储、显示、记录和限制等要求。它是实现自动检测和
16、自动限制的首要环节。压力传感涔是工业实践中最为常用的一种传感涔，而我们通常运用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。电阻应变片是一种将被测件上的应变变更转换成为一种电信号的敏感器件.它是压电式应变传感器的主要组成部分之一。图2-1金属电阻应变丝的结构电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金周箔状应变片两种.通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变更时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阳值发生变更，从而使加在电阻上的电质发生变更。这种应变片在受力时产生的阻值变更通常较小
17、，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是D转换和CPU）显示或执行机构。电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻但变更的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：R=P*（1./S）.式中：P金属导体的电阻率（Ccm2m）S导体的截面积（Cm2）1.导体的长度（m）我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变更，从上式中可很简洁看出，其电阻值即会发牛.变更，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面枳削减，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长
18、度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变更（通常是测散电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变状况，从而测得压力值。2.3采煤工作面上覆岩层移动规律分析煤层顶底板岩层分析1 .煤后顶底板岩层的构成煤层处于各种岩层的包国之中。处于煤层之上的岩层称为煤层的顶扳：处于煤层之卜的岩层称为煤层的底板。煤层的顶、底板岩层可分为：（I）伪顶。紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层称为伪顶。通常由炭质页岩等懦弱岩层组成，厚度一股小于0.5m,随采随目。（2）干脆顶。位于伪顶或煤层之上、具有肯定的稳定性、移架或回柱后能自行埼落的岩U称为干脆顶.通常由泥质页岩、页岩、砂脑页岩等不稳定岩U组成，具有随PI
19、柱放顶而垮落的特征.干脆顶的厚度一般相当下冒落带内的岩U的厚度.（3）老顶。位于干脆顶或煤层之上坚硬而难垮落的岩层称为老顶。常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等坚硬岩石组成。（4）干脆底。干脆位于煤层卜面的岩层。如为较坚硬的岩石时，可作为采煤工作面支柱的良好支座：如为泥质页岩等松软岩层时，则常造成底脑和支柱插入底板等现象。2 .采煤工作面上覆岩层移动及其破坏在采纳长壁采煤法时，随着采煤工作面的不断向前推动，暴露出来的上覆岩层在犷山压力的作用下，将产生变形、移动和破坏。依据破坏状态不同，上覆岩层可划分为图1所示的三个带。图2-2采煤工作面上覆岩层移动分带示意图日落带。指采纳全部垮落法管理顶板时。采煤工作而
20、放顶后引起的煤层直顶的破坏范围（图1中I）。该部分岩整在采空区内己经垮落，而且越靠近煤U的岩石就越紊乱、破裂。在采煤工作面内这部分岩层由支架短哲支掾。裂隙带。指位于冒落带之上的岩层。（图2-1中II）这部分岩层的特点是岩层产生垂直于层面的裂缝或断开，但仍能整齐排列。弯曲下沉带。一般是指位于裂隙带之上的岩层，向上可发展到地表。（图2-1中111）此带内的岩层招保持其整体性和层状结构，生产实践和探i寸表明，采煤工作面支架上受到的力远远小丁其上相岩U的重疥只有接近煤层的部分岩层的运动才会对工作面旁边的支承压力和工作而支架产生明显的影晌。所谓采煤工作面犷山压力限制,也就是对这部分岩层的限制。这部分岩层
21、大约相当于上述三带中的目落带和裂隙带的总厚度，-一般为采高的6倍8倍。采煤工作面上覆悬露岩层破坏的运动形式确定着矿山压力的显现规律及对限制的要求。上班岩层自悬露发展到破坏，基本上有两种运动形式，叩弯拉破坏和剪断破坏。弯拉破坏是指随工作面的推动，上覆岩层悬露，在重力作用下弯曲，岩层弯曲沉降到肯定程度后，伸入煤体的端部裂开，岩层冒落。在岩层可以由弯曲发展至破坏的条件下，由于其运动是逐步发展的，所以工作面厅用显现般比较缓和。此时，支架应能支撑在控顶区上方将要目落岩层的全部岩重，并能限制冒落岩层之上部分弯曲皆层的卜沉量。剪断破坏是指在岩层中部未开裂（或开裂很少）的状况卜岩层大面枳整体塌垮。产生岩层剪断
22、破坏的条件是：当工作面煤壁推动至岩梁端部开裂位置旁边时，断裂面上的剪应力超过肯定限度，虽然其中部尚未开裂，但只要下部有少址运动空间，岩乂即可能被剪断而整体塌垮.这类破坏形式运动范围大、速度快，采煤工作面将受到明显的动压冲击。此时，假如支架工作阻力不足，极易发生顶板沿煤壁切下的重大冒顶事故。即使工作面顶板不垮落，也会发生台阶卜.沉，使支柱回撤工作特别困难。要限制这类顶板破坏，工作面支架必需有较高的初探力，其工作阻力应能防止顶板沿煤壁线切断，把切顶线推至控顶距之外。干腌顶的移动规律采煤工作面自开切眼起先推动后，干脆顶岩房一般并不吗上垮落“待推动肯定距离后，干脆顶悬露面积超过其允许值，才会大面积垮落
23、下来，称为干脆顶的初次垮落（初次放项）。初次放顶后，干腌顶岩层随采煤工作面的推动而冒落。在正常推动过程中，干脆顶是一种由采煤工作面支架支撑的悬管梁。由于其结构特点，在推动方向上不能保持水平力的传递。因此，当其运动时，限制干脆顶的基本要求是支架应能担当其全部全量。假如上次各岩层厚度都不大，强度和变形实力基本相同，则日落高度与采商近似成正比。因此，在生产现场常常用变更采高的方法来限制采煤丁作面矿山压力显现和上粒岩层破坏的范用。老顶的移动规律老顶的运动对采煤工作面矿山压力显现有明显影响.第一次来压后，老顶是一组在推动方向上能传递水平力的不等高裂隙梁.对老顶岩梁限制的基本要求是：防止由于老顶运动对采煤
24、工作面产生动压冲击和大而积切顶事故发生，把号顶岩梁运动结束时在采场造成的顶板下沉量限制在要求的范围。假如老顶岩梁运动没仃动用冲击，岩粱运动结束后的自由位态所造成的采场顶板卜沉量满意生产要求，此时支架可不担当考顶岩梁的IR量。换句话说，对这部分岩梁，支架担当的压力大小取决于所限制的岩梁位态。老项的运动一般有两种形式.(1)老顶的缓慢下沉.若采高较小，干脆顶厚度较大,干脆顶岩U可能星不规则垮落而充溢采空区。此时，老顶可能以缓慢下沉的形式运动。此外，若老顶岩层的节理、裂隙发育,允许塑性变形值较大时,老顶岩层也可能以级慢下沉形式运动。干脆顶呈不规则或规则垮落时.，假如其厚度较大，目落后阡石基本上能充溢
25、采空区.使者顶岩层无运动空间，只能随已目落砰石的渐渐压实而缓慢卜沉。老顶岩层缓慢下沉时，破断的岩块之间相互啮合皎接，这时，老项岩层将其臼身和上部岩层的部分重量传递到前方煤壁和后方冒落砰石上，采煤工作面内的矿山压力显现不明显，对顶板管理有利。(2)老项呈长岩梁断裂。当干脆顶厚度较小或工作面采高较大时，干脆顶目落后将不能充溢采空区，在已目落阡石与名顶岩层之间有肯定的自由空间。自由空间的高度可由下式计算：A=In-(K,-1)h,其中：;已目落砰石与老顶岩梁间距高：ht：干脆顶厚度：m：采高;K,：己目落岩层碎胀系数,一般取1.31.5老顶的运动状况表现为两种：(D老顶的初次垮落。干脆顶初次垮落后，
26、陋工作而的不断向前推动，干脆顶不断垮落卜.来，老顶的悬跨度不断增大，当达到肯定跨度时，名顶岩层将在两端及中部渐渐裂开。采煤工作面接着向前推动，若有足够的自由空间，老顶岩层将裂断并产生明显的沉降。顶板下沉量增加、支架载荷增大、煤壁片帮。由开切眼到老顶初次垮落时工作面推动的距离称为老顶的初次垮落步距。老顶的初次垮落步距越大，工作面矿压显现就越猛烈,老顶限制也就越因难。初次垮落步距取决于老顶岩层的岩性、厚度和裂隙发育程度。般状况下老顶的初次垮落步距为20m3511u(2)老顶的周期性垮落。初次垮落后老顶岩层可视为一端嵌入煤壁、另一端悬于采空区的“悬臂梁”，它支控若自身和比它强度低的上部岩层玳量。随采
27、燥工作面的接着向前推动，其悬露长度达到某一极限值时，将发生折断、垮落，从而在采煤工作面内产生明显的矿压显现。这种现象，随工作面的推动将周期性地出现，称为老顶的周期性埠落.采煤工作面矿压显现指标在实际生产过程中，采煤工作面常有一系列矿山压力现象，习惯上招这些现缭作为衡量矿山压力显现程度的指标。（I）顶板下沉量。般指煤壁到采空区边缘袒露的顶底板移近量。随着工作面的推动,顶底板不断移近。（2）顶板卜沉速度。指单位时间内的顶底板移近量，表示顶板活动的猛烈程度。（3）支柱变形与折损。随着顶板下沉，采煤工作面支柱受我也渐渐增加，一般可以用肉眼视察到住帽的变形，猛烈时可以视察到支柱的折损。（4）顶板破裂状况
28、常常以单位面积顶板中冒落面积所占的百分数来表示,用作衡量顶板限制好坏的质量标准。（5）局部自顶。指采煤工作面顶板局部塌落，将影响采煤工作的正常进行。（6）大面枳目顶。指采煤工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落，将对工作面生产造成严竣影响。其他还有煤壁片帮、支柱钻底、底板膨起等一系列矿山压力现象。电顶的初次来压干脆顶初次垮落后，工作面接着向前推动,由丁老顶比较坚硬，在肯定范围内呈悬露状态，其四周分别由煤壁及煤柱支控.此时可将老顶视为一个板的结构.但是由丁采煤工作面沿倾斜方向的长度，往往大于老顶沿定向方向垮落时的跨度,因此通常将老顶视为一端由煤壁支探、另一端由煤柱支撑的两端固定的梁。若老顶以上岩
29、层的强度低于老顶岩梁时，则上覆岩层的重量将通过老顶形成的梁而传递至两端的煤壁及煤柱上。随着工作面接若往前推动，干脆顶不断挎落，老顶悬露跨度渐渐增大，直至达到极限瞄度时，老顶将出残断裂，进而发生垮落“老顶由起先破坏直至垮落常须要肯定的时间，甚至在老顶垮落前的2、3天，出现顶板断裂的响声等来压预兆.在垮落前lh、2h,采空区可能发生隆隆巨响，通常煤壁片帮严竣，顶板产生裂缝或掉渣，其下沉且及下沉速度明显增加1。支架载荷快速增高。这种老顶初次断裂或垮落前后工作面的矿压显现，称为老顶的初次来压。老顶初次垮落时，其悬昭跨度称为老顶初次埠落步距。该值确定于老顶岩层的岩石性脑、厚度等因素.地质构造对石老顶的初
30、次来压也有影响，如遇到断层时，即可能削减老顶的垮落步距“一般老顶的初次来压步距为20m35m,有的矿区可达5070m,甚至更大。老顶岩层达到极限悬跨度形成断裂后，并不肯定马上垮落，岩块间由于相互咬合关系也可能形成平衡，由于岩层抗拉强度较小，因而在断裂时很可能在梁的中间底部及两他支座的上部裂开。随岩块的转动，可能形成强大的水平挤压力，从而形成三饺拱式的平衡结构。由r煤壁前方强大的集中应力的影响，可能导致干脆顶岩层内发生剪切破坏，从而形成预生裂眼，这会影响到采煤工作面内的顶板管理。老顶初次来压比较突然，来压前采煤工作面上方的顶扳压力较小，因而简沽使人疏忽大意。初次来年时,老顶跨度较大,影响范围也较
31、广，工作面易出现事故，因此在生产过程中应严加留意。在来压期间，必需留意采煤工作面的支护质粒，加强支架的支撑力，增加支架的稳定性.老顶的周期来压老顶初次垮落后，随着采煤工作面接着推动，工作面上方的老顶岩U将呈悬雷状态.此时，上覆岩层的重责将由老顶的悬酋干脆传递给煤壁，部分上覆岩以及已折断的老顶重员将干脆加在已垮落的阡石上，采煤工作空间处于老顶悬梁的爱护之下。当采煤工作面接着推动，老顶悬露跨度达到肯定长度时，老顶在其自重及上覆岩层载荷作用卜.，将沿煤理甚至在煤壁内发生.折断和垮落。随着工作面的推动，巷顶的这种垮落现象招周而且始地出现。这种老顶周期性折断或垮落的矿压显现称为老顶的周期来压。周期来压的
32、矿压显现有：顶板下沉速度急剧增加、顶板下沉量急剧增大、支柱我荷增大、煤嬖片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等。两次周期来压的间隔时间称为来压周期.两次周期来压期间工作面推动的距离称为周期来压步距。周期来压步距取决于老顶的岩性、厚度、老顶上方岩层的组成状况等因素。周期来压步距要比初次来压步距小,一般为初次来压步距的四分之一到二分之一。若老顶为厚度较大的整体坚硬岩U时,周期来压步距一般较大：若老顶上方岩旧系松软岩必，该松软岩层绘老顶施加很大的我荷，可能使老顶的周期来压步距缩短.若倾向或斜交断层位于预期的周期来压线之前不远处，工作面推动到断层旁边时.，老顶将比预期的位置提前垮落，即缩短了周期来压步距。
33、若断层位于预期位置后面不远处，则可能使周期来压步距略微延长。在周期来压期间，老顶的作用力通过干脆顶作用到支架上，支架的支掾力也是通过干脆顶对老顶进行限制.因此，干脆顶的完整性对限制老顶的平衡将起到重要作用.周期来压的猛烈程度与冒落肝石充溢采空区的程度有干脆关系，采空区歼石冒落越严实，老顶对工作面的影响越小,反之则较大。为预防周期来压造成事故，要精神地利用周期来压的步距及预兆，刚好实行加强支护措施。尤其是保证支护的规格质量，保证肯定的支护密度及支架槎定性。采煤工作面四周的支承压力及其分布采掘空间旁边应力蝌面区内的应力称为支承压力。采煤工作面割煤时，在煤碓深处,由于水平方向的挤压力渐渐增加，媒体便
34、由维向受力状态逐步过渡到三向受力状态，其抗压强度也渐渐增加Q当工作面不断推动时，支承压力的峰值也将稳定地在煤蟹深处向前移动。rMMCMJMIM煤矿顶板平安网络监测系统是以山东恒安电子科技有限公司研制的“煤矿顶板动态监测系统”为基础进行开发。“煤矿顶板动态监测系统”的主要特点是采纳环行总线结构，可涵盖全矿井多类型矿压参数监测。系统以计算机网络为主体，兼容井下通讯电缆、光缆专线、以太网络多种数据传输模式。监测参数包括：工作面支架作用力检测、国岩式层运动锚杆载荷应力检测、岩层（煤层）内部应力检测四个方面。J1.2.5.1 系统的监测功能组成监测系统由井下和井上两大部分组成，如图1所示。监测测系统有4
35、个不同监测功能的子系统组成。4个监测子系统从功能上加以区分，硬件结构运用统一的总线地址编码，系统的实际布置上分站可以混合排列，监测服务器通过通讯协议区分数据类型。井上检测服务器（计算机）可接入矿区局域网络，支持网络在线监测和信息共享。2.5.2 井上监测信息与报警网络如图2,井上监测信息与报警网络包括：1）数据接收单元、监测服务器；2）矿井办公局域网和客户端。井下监测网络通过井下的监测主站接入矿井工业以太环网交换机或光纤或通讯线缆将数据传送到井上。当运用工业以太环网时传输数据，选用主站的RJ45接口并将主站设置成A尸3T（以太网联网服务器）模式。当选用电话通讯线路时将主站配置成位B（基带差分传
36、输）通讯模式。井下顶板监潸M络监测服务器采纳工业级PC,扩展了RDS数据接发通讯单元。工业PC配置Earthnet以太网网接口（RJ45）与局域网交换机连接。监测服务器获得并下以太环网7YW7接口监测数据时需保证与环网相通的物理链路。本系统监测分析软件CMPSES运行WindOWS2003SerVer平台，数据库采纳SQ1.server,采纳C/S和B/S结构，支持矿井局域网客户端模式和Web访问模式。CMPSES监测分析软件支持GPRS/CDMA公用数据传输网络的图文短信群发信息和报警功能。监测服务器连接GPRS/CDMA数据接发单元，依据软件的配置信息，授权的手机用户可接收不同的数据信息和
37、报警服务。报警信息分2级：预警信息和紧急报警信息。2.5.3 .井下部分硬件组成顶板动态监测系统井卜部分包括：通讯主站、测区通讯分站、测区压力监测分机、顶板离层监测传感器、锚杆/锚索应力监测传感器、钻孔应力传感器以及防爆型供电电源和通讯电缆组成。井卜部分采纳两级隔离485总线，通讯主站下位总线连接测区通讯分站，最大可连接16个测区分站。测区通讯分站担当不同的监测功能，一般一台通讯分站负贡监测一个开采工作面及回采巷道，测区内总线连接压力分机、离层总线式传感器、锚杆总线式传感器、钻孔应力总线式传感器。每个通讯分站最大可连接64个监测站点（分机或传感器），可满意国内大型矿井多采区布置的矿压监测须要。
38、不同类型的监测站点采纳统一编码。通过通讯协议中的标记符区分参数类型。通讯主站内置RDSTO0、PTS485、DE311通讯接口，分别支持电话线、单膜光纤、以太网（TCP/IP协议）数据传输。井卜通讯主站可通过电话线路、单模光纤或以太环网与井上的监测服务器连接连接。2.6系统在工业现场井下井上安装连接布置图示见附录A第三章系统的主要技术指标1）环境温度：（TC+40：2）相对湿度：90%（+25C）；3）大气压力：80kPa-106Pa:4）海拔：V3000米：5）无显著振动和冲击的场合：6）允许在煤矿井下含瓦斯等爆炸性气体但无腐蚀性气体的环境中运用;3.2 系统综合技术指标监测服务器操作系统：WindOWS2000servicesp4数据库平台：SQ1.server2005标准版网络平台：局域网1）系统分站容量1一一16（通讯分站）2）系统监测点数10003）系统通讯距离：通讯线缆：10km光纤及以太网25km4）巡测周期5秒/分站5）传输接口CAN总线信号串行异步6）通讯速率240019200BPS3.3 传输接口的技术指标1）输入通道1一一4路2）输入接口CA总线信号3）输出接口RS-2324）平安隔离方式光电耦合（2500V）
