基于煤體應(yīng)力監(jiān)測(cè)的沖擊地壓在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

沖擊地壓，又稱(chēng)巖爆，這是一種巖體中聚積的彈性變形勢(shì)能在一定條件下的突然猛烈釋放，導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象。常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。它具有很大的破壞性，是煤礦重大災(zāi)害之一。

沖擊地壓發(fā)生的自然條件是：煤體具有沖擊傾向性，并且采場(chǎng)上覆巖層中具有厚度達(dá)、強(qiáng)度高易于形成能量積聚的巖層。

沖擊地壓發(fā)生的主要誘因是：工作面開(kāi)采過(guò)程中下位巖層冒落和離層沉降使上位厚度達(dá)、強(qiáng)度高的巖層形成大面積懸露，在煤巖體中形成高應(yīng)力集中區(qū)，積聚巨量壓縮彈性能。

因此，以上覆巖層運(yùn)動(dòng)為核心，以采場(chǎng)礦山壓力理論為指導(dǎo)，正確預(yù)計(jì)采場(chǎng)上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定支承壓力集中區(qū)的大體分布范圍，并對(duì)這些重點(diǎn)部位進(jìn)行支承壓力的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，是工作面沖擊地壓預(yù)測(cè)的可行手段之一。

重點(diǎn)部位包括：工作面初次來(lái)壓，工作面采空區(qū)見(jiàn)方，雙工作面采空區(qū)見(jiàn)方，構(gòu)造異常區(qū)

測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1沖擊地壓測(cè)點(diǎn)布置

本方案所使用的GYY15Z礦用鉆孔矢量應(yīng)力傳感器，是根據(jù)煤體應(yīng)力測(cè)試的要求專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的應(yīng)力傳感器，是目前國(guó)內(nèi)精度和靈敏度最高的傳感器。采用應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，測(cè)量的是煤體或巖體載荷應(yīng)力，內(nèi)部經(jīng)過(guò)高精度A/D轉(zhuǎn)換，得出鉆孔內(nèi)部的應(yīng)力變化量，傳感器內(nèi)還含有一個(gè)電子羅盤(pán)，用來(lái)進(jìn)行力方向判斷，適用于煤礦井下煤層或巖層各種角度安裝。

采用普通煤體應(yīng)力傳感器(鉆孔應(yīng)力計(jì))，由于靈敏度低，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)煤體應(yīng)力的高精度監(jiān)測(cè)，也就不能實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊地壓的精確預(yù)測(cè)。

矢量應(yīng)力傳感器主要由集成電路、芯體和防護(hù)外殼組成，安裝在煤或巖石的鉆孔中，并用水泥漿或環(huán)氧樹(shù)脂填充密封。在煤體或巖石受到各種方向的壓應(yīng)力作用時(shí)，力傳導(dǎo)到傳感器的三個(gè)測(cè)力點(diǎn)上。使與之對(duì)應(yīng)的傳感器上的應(yīng)變片發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊接收信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理，并將處理后得到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)電纜線(xiàn)傳輸至地面的中心主站上。與此同時(shí)，電子羅盤(pán)模塊也對(duì)應(yīng)力傳感器的方向進(jìn)行判別，通過(guò)總線(xiàn)傳送到地面。傳感器采用全密封結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)為IP67。

主要技術(shù)指標(biāo)

電氣性能：工作電壓：(9～18)V DC；工作電流：≤90mA；

測(cè)量范圍：(0.00～15.00)MPa；基本誤差：±0.1MPa；分辨率：0.01Mpa；

輸出信號(hào)： 傳輸方式RS485；傳輸速率4800bps。