东滩煤矿光纤围岩应力动态监测方案

兖州煤业东滩煤矿光纤围岩应力动态监测方案山东微感光电子有限公司2012年4月16日目录1概述..............................................................................................................................................31.1系统特点....................................................................................................................................31.2设计依据....................................................................................................................................32系统功能及实施方案...................................................................................................................42.1系统结构....................................................................................................................................42.2系统性能指标............................................................................................................................42.3系统组成....................................................................................................................................52.4东滩煤矿沿空留巷光纤应力监测实施方案............................................................................62.5系统设备清单.............................................................................................................................81概述1.1系统特点光纤传感技术是最近30年以来兴起的，因其独有的无需供电、长距离传输、本质安全以及系统容量大的优点，即将在矿山安全生产监测以及应急救援方面发挥重大的作用，对保障矿山生产安全、预防安全事故、减少事故发生和生命财产损失产生重大意义。山东微感光电子有限公司位于山东省省会济南市高新技术开发区，是一家专业研究、开发、生产各种新型工业用光纤传感器、智能仪表和综合监控系统的中外合资高科技企业。针对目前煤矿围岩应力监测对煤矿开采的重要性，山东微感光电子有限公司开发了基于光纤传感器技术的光纤围岩应力动态监测预警系统，该系统具有以下优点：1）本质安全，不带电，不受外界电磁场干扰，长期漂移小；2）复用能力强，可实现对一线多点、两维点阵或空间分布的连续监测；3）准确判断围岩应力值及地点；4）在线连续监测围岩应力，为采煤面的安全工作提供数据；1.2设计依据光纤围岩应力动态监测预警系统基于符合国家标准和行业标准的传感监控设备，遵循煤炭行业的安全标准，同时遵循软件行业的编制和测试规范。光纤围岩应力动态监测预警系统在设计和评价过程中主要遵循以下标准：《煤矿安全规程》《煤矿安全质量标准化标准》《煤矿安全监控系统通用技术要求》《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》《煤矿安全监控系统软件通用技术要求》《计算机软件产品开发文件编制指南GB/T8567-2006》《计算机软件测试文件编制规范GB/T9386-2008》2系统功能及实施方案2.1系统结构矿用光纤围岩应力动态监测系统工作时，监控主机内部光纤传感调制解调仪发出连续的宽带光，经传输光缆传送到井下围岩应力传感器，传感器将与压力值有关的窄带光反射回到光纤光栅调制解调仪中，解调出来反射波长的变化量，进而得出待测点的压力信息。图3.1围岩应力动态监测系统结构图2.2系统性能指标表2.1系统参数序号项目单位参数1工作方式连续监测2显示方式液晶显示3通讯端口RS2324传感器接口采用标准SC/APC接口5响应时间s306传输距离km107单通道容量支48支持通道数个1～1289传感器工作环境℃-30～7010监测仪供电V交流660±10%表2.2钻孔应力传感器参数参数范围测量范围0~60MPa精度0.5%FS每通道容量4个2.3系统组成光纤煤体冲击地压监测系统包括矿用光纤光栅解调仪YGSJ660(A)（图3.2），井下的光纤钻孔应力传感器（图3.3）及传输光缆。(1)光纤光栅解调仪图3.2矿用光纤光栅解调仪监控基站YGSJ660(A)主要功能：a)采集并实时显示围岩应力传感器信息；b)分析预测围岩情况，对未来趋势进行评估，提供检修参考信息；c)危险报警及故障报警；(2)光纤钻孔应力传感器煤岩钻孔应力传感器主要用于煤矿井下煤层或岩层应力作用，例如工作面前方煤层超前支持应力，预留煤柱的支撑应力等。钻孔应力监测是测量因采动影响煤层或岩层内部应力场的变化，是研究采场动压作用规律的重要手段之一，可用于采场冲击地压初期预测和趋势分析。图3.3光纤应力传感器及附属油压包2.4东滩煤矿沿空留巷光纤应力监测实施方案1、工程范围包括：东滩煤矿3203工作面沿空留巷支撑墙长度共500米，在支撑墙顶部安装光纤压力传感器，进行压力实时在线监测，并在变电所安装矿用光纤光栅解调仪一台，对光纤压力传感器信号进行解调并实时上传至监控室。2、光纤压力传感器安装设置情况：①在充填墙前50米范围内，每10米安装一支光纤压力传感器，合计5支。②在充填墙50-500米范围内，每30米安装一支光纤压力传感器，合计15支。本工程共配置、安装20个测点。3、钻孔应力传感器安装方案：钻孔应力传感器采用Φ42mm~Φ46mm水平钻孔探入安装。1)首先通过钻孔机将钻孔打出，用风或水压清洗钻孔，将传感器的油包的受力面朝上同推杆将油包缓慢推入。图6油包受力面2)将传感器的传感探头敷设在孔的前端。3)传感器尾纤套在Φ8mm的钢管中加以保护。图7安装简图4、YGSJ660（A）监控基站的安装YGSJ660（A）监控基站的安装于井下采区变电所，传感器通过光缆、终端盒与主机连接。2.5系统设备清单序号名称型号规格数量单价（万元）小计（万元）1系统监测软件V1.01套0.50.52显示器19寸液晶1套0.20.23工业计算机IPC-810A1套0.70.74矿用光纤光栅解调仪YGSJ660(A)6通道1套24.024.05光纤压力传感器GPG2020只0.612.06光缆8芯1000米0.00080.87光纤分路器10个0.050.58安装用耗材1套0.50.5合计叁拾玖万贰仟元整39.2