煤矿顶板压力监测系统

一、系统概述

煤矿顶板压力监测系统是用于煤矿井下顶板压力动态的计算机在线测量系统，将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体，实现对复杂环境条件下煤矿顶板的自动监测和分析。

该系统可对矿山压力（包括工作面支架工作阻力、锚杆/索载荷应力、围岩离层范围及离层量、巷道形变及围岩应力等）进行实时在线监测，为指导生产、预防顶板事故提供可靠依据。

二、系统组成

系统整体分为地面和井下两大部分：

地面部分：监测服务器、工控机、系统软件、Web客户端、手机APP端等

井下部分：矿用本安型数据采集分站/子站、各类传感器、传输光缆/电缆、无线通信模块等

三、主要监测内容

监测项目                                    监测目的

顶板离层位移           监测顶板深部、浅部岩层分离量，判断顶板松动变形状态

锚杆（索）应力   监测支护构件实际工作载荷，判定是否过载或失效

支架工作阻力           监测综采工作面液压支架立柱阻力，分析顶板来压规律

巷道收敛变形           监测巷道顶底板相对移近量与移近速度

钻孔应力                   监测煤层/岩层内部应力变化，辅助冲击地压预测

支架位移及倾角   监测综采工作面支架姿态变化状态

四、核心传感器类型

1. 顶板离层传感器（GUD系列）

用途：监测顶板深部、浅部岩层分离量

规格：2基点/4基点，量程0-300mm或0-500mm

精度：±2mm，RS485信号输出，自带LCD显示屏

2. 锚杆（索）应力传感器（GMY/GAD系列）

用途：监测巷道锚杆、锚索实际工作载荷

量程：0-400kN（锚杆）/ 0-600kN（锚索）

精度：≤±2.5%FS，分辨率1kN

3. 支架压力传感器（YHY60系列）

用途：监测综采工作面液压支架立柱工作阻力

量程：0-60MPa，精度≤±2.5%FS

采样周期5-60s可自定义设置

4. 顶底板移近量传感器（YUD动态仪）

用途：监测巷道顶底板相对收敛移近量与移近速度

量程：0-300mm，精度±2mm

5. 钻孔应力计

用途：监测煤层内部应力变化，可配合冲击地压系统联合使用

量程：0-30MPa，精度≤±3%FS

五、系统主要功能

实时监测：依托矿井CAD采掘底图叠加全部监测测点，实时展示各项核心数据

曲线分析：自动生成压力-时间、位移-时间变化曲线，智能识别顶板来压步距与来压强度

分级预警：支持自定义多级报警阈值，超限自动触发声光报警、弹窗预警

报表输出：自动生成日报、周报、月报及专业矿压分析报告，支持Excel/PDF导出

数据联网：可无缝接入智慧矿山综合管理平台，支持Web端远程巡查和手机APP查看

断点续传：传感器内置存储芯片，通讯中断时自动存储数据，恢复后自动补传

六、技术特点与优势

多种通信方式：支持433MHz无线自组网、RS485总线、光纤环网、TCP/IP以太网等，组网灵活

低功耗设计：传感器内置电池供电，连续工作时间可达12个月以上

防爆安全：全部井下设备采用矿用本安型设计，适用于含瓦斯等危险场所

大容量扩展：系统可扩展接入128-256个监测测点，满足大中型矿井需求

巡检周期短：系统整体巡检周期≤30s，响应时间不超过60s

兼容性强：可接入矿山综合监控平台，支持冲击地压感知数据共享

七、典型应用场景

回采工作面：每间隔5-10架液压支架布设1台支架压力传感器，两顺槽重点布设顶板离层、锚杆锚索应力监测测点

掘进巷道：常规巷道每50-100m布设1组顶板离层+锚杆锚索应力联合监测测点，地质条件复杂区段加密布设