礦井輔助運輸下山在線監測系統應用研究

姚志偉

（山西西山煤電股份有限公司，山西 太原 030000）

1 引言

馬蘭礦南五下組煤輔助運輸下山，巷道斷面大，頂板管理困難。受工作面回采影響，巷道多次受壓，頂板管理任務也越來越艱巨。現有的礦壓觀測儀器，依靠原始的人工觀測記錄，工作效率低下，儀器易受井下環境影響，誤差較大。巷道已安設的風、水管路，易受壓出現跑冒滴漏，影響工作面正常生產[1-3]。對于井下管路使用情況，人工巡查容易發生漏查，并且不能實時監測管路情況，不能及時發現突發事件。采煤工作面密閉后，人員、帶電設備沒法進入，不能實時掌握里面積水情況，是礦井監測盲區[4-7]。針對上述問題，馬蘭礦引入在線監測系統，實時在線監測頂板及圍巖動態情況、管路壓力和采空區內水位高度情況，對災害具有預警功能，為保障礦井安全提供技術服務。

2 南五下組煤輔助運輸下山在線監測系統

2.1 監測點位布置

南五下組煤輔助運輸下山長2700m，每隔100m左右安裝一組監測點，共28組。每組分別安裝光纖頂板離層傳感器和光纖錨索應力傳感器各一個。

在采區石門供水、供風管路上各安裝一個光纖壓力傳感器，在18504輔運巷口安裝另兩個光纖壓力傳感器，用以監測該段供水、供風壓力能否滿足生產要求。

在18301工作面安裝一個光纖水位傳感器，用以監測密閉后的水位情況，另一個傳感器備下個采完的工作面使用。

2.2 系統架構

此監測系統由井上的工控機、系統軟件、井下礦用本安型光纖光柵解調儀YGSJ18(C)、光纖頂板離層傳感器、光纖錨桿（索）應力傳感器、光纖鉆孔應力傳感器、光纖水位傳感器、光纖壓力傳感器及傳輸光纜等附件組成。

圖1 南五下組煤輔助運輸下山在線監測系統結構圖

2.3 傳感器的安裝

（1）光纖頂板離層傳感器現場安裝

傳感器有兩個錨固端，分別對應深基點和淺基點。根據南一下組煤頂板巖層的柱狀圖計劃深基點孔深7.5m，淺基點孔深2.5m，離層傳感器應安裝在頂板居中的位置，孔徑與錨桿（索）直徑一致。

圖2 頂板離層傳感器安裝示意圖

（2）光纖錨桿（索）應力傳感器的安裝

圖3 光纖錨索應力傳感器安裝示意圖

（3）光纖鉆孔應力傳感器安裝

圖4 光纖鉆孔應力傳感器安裝示意圖

（4）光纖水壓、水位傳感器的安裝

光纖水位傳感器垂直固定在密閉墻內側巷道的側幫上，傳感器最底端離地0.5m高。光纖水壓傳感器安裝在供水管道上。若是安裝點附近裝有壓力表，可以用三通件轉接光纖壓力傳感器和壓力表；若是附近沒有則需要切割一孔，把轉接件焊接在管道上，然后再把光纖水壓傳感器安裝在轉接件上。

3 南五下組煤輔助運輸下山在線監測系統特點

（1）系統以光波為傳輸介質，抗干擾能力強。

（2）可實現監測現場不需要供電就可以工作，避免了因鋪設電纜造成的安全隱患。

（3）一臺檢測儀可以對多個物理量進行檢測，提高了集成化水平，便于管理。

（4）對頂板和圍巖進行全面實時在線監測，避免了只檢測單一數據所帶來的誤差，提高了系統的靈敏度和準確度，為實時分析煤體沖擊地壓提供有效的數據保證。

（5）節省人力、物力和時間的同時，又避免人員到現場進行檢測可能帶來的人身危險。

（6）采用的通用軟件開發方式、編程語言、標準的接口技術，為用戶提供運行穩定、操作方便、界面友好的應用軟件，應用軟件具有較高的開放性，較強的組態性。

4 社會經濟效益分析

4.1 應用情況及經濟效益

（1）南五下組煤安裝在線監測系統后，可實現輔助隊組每班減少2人的目標，按每工300元計算，每年可節約64.8萬元。

（2）南五下組煤輔運下山在線監測系統投入運行后，對巷道頂板和采空區積水情況起到了很好的預警作用，有效預防了頂板和水災事故的發生，對礦井安全生產具有很好的社會和經濟效益。

（3）在線監測系統可實時監測管路壓力，預防和減少管路事故，保證井下工作面生產的連續性，經濟效益明顯。

4.2 社會效益

南五下組煤輔運下山在線監測系統投入運行后，對巷道頂板和采空區積水情況起到了很好的預警作用，有效預防了頂板和水災事故的發生。在線監測系統有效保證輔運下山頂板安全，預防了礦井風水管路事故，保證了職工安全和采區正常生產，產生了積極的社會影響力。該在線監測系統可創造顯著的經濟社會效益，對西山礦區、霍州礦區、汾西礦區具備類似條件的礦井都具有廣泛的推廣意義。