中图分类号：TD326 文献标识码：A
1 目的及意义
塔山矿井1070皮带大巷沿3#~5#合并层下部留顶煤掘进该煤层为特厚煤层，煤厚1.63m~29.21m，平均为15.72m。煤层受岩浆岩的影响，造成上部出现一层2m~4m的硅化变质煤带，给掘进及回采管理带来不利影响。沿特厚煤层掘进巷道在同煤集团公司尚属首次，根据盘道回风联络大巷的掘进情况，巷道顶板易脱落，片帮煤较严重煤层的构造复杂。从技术角度来看，一是不能准确掌握巷道顶板活动规律，二是不能准确掌握支护方式状况，从而无法选择科学、合理经济、有效的支护方式，只凭经验，使得巷道之间出现离层、漏顶、下沉、片帮、底鼓等现象，安全隐患极大。由山东省科技大学智能工程研究所与山东省泰安使尤洛卡自动化仪表有限公司共同研制的巷道顶板压力智能监测及报警系统，不仅可以测量巷道顶板下沉速度和下沉量，绘制下沉顶板曲线图，还可以测出巷道围岩揭露后支护前后的应力分布状况，分析支护效果，另外，该系统兼有报警功能，能根据设置的报警值，及时改变掘进及支护手段。
2、系统的技术路线及主要技术特征
2.1 技术路线
该监测系统包括两个方面的内容，一是顶板压力智能监测报警系统，二是锚杆应力容耦合测量技术，非接触测量，具有很强的防水和抗干扰能力，适应井下环境使用。我们在巷道顶板安装两类传感器，并通过线路传感器数据收集到监测分站，然后由人工携带采集器将井下监测分站的数据采集到地面（监测数据具有后备保护功能，短电或换电池时不会丢失已采集储存的数据，采集周期为1d-7d），通过适配器输入到微机中，对数据加以整理，得出顶板下沉数值及锚杆应力分布数值，并绘制出下沉曲线图，再经分析，得出顶板活动规律，指导掘进支护作业。
2.2主要技术指标
（1）传感器（KBJ-S）传感器分辩率为±0.01mm；测量范围为0m~15m；传感器量程为160mm；传感器测量点数为2；电源为分站提供，5v，1.5mA；防爆形式为本安EXIBL。
（2）监测分机（KBJ-M）。通道数为1-4；显示分辨率为0.1mm；通讯方式为RS-485接口1200BPS，（红外无线）2400BPS，显示为LCD20★4EL背光；电源为DC6V；防爆形式为本安EXIBL。
（3）锚杆应力传感器（MLS-200）。量程为0kN-250kN；精度为2.5%；电源为DC5V。
（4）测力锚杆（CM-1）。检测点数为5点；量程为0kN-250kN；精度为2.5%，DC5。
（5）监测分机（KBJ-60111-1J）。通道数为1-4；记录周期为10min~240min；显示方式为LCD20★4；防爆形式为EXIBL，本质安全型；电源为DC6。$Page_Split$
3实施方案
塔山矿井1070皮带大巷全长2400m，反掘970m煤巷 与主平峒岩巷贯通。该巷是塔山矿井所掘第一条煤层大巷，为了掌握巷道围岩和煤层的活动规律，在掘进时安装使用系统比较合适。
3.1地质条件
3#~5#煤层 在一、二盘曲内稳定可采，是合并层，厚度1.63m-29.21m，平均为15.72m岩浆岩破坏后，煤层一般可采厚度变为平均9.65m。煤层含夹矸6~11层，层厚一般为0.2m~3m，最大0.6m，平均总厚2m，夹矸岩性多为中硬以下的砂质、高领质、碳质泥岩，含矸率2%~33%，疲倦为14%，灰分较高，煤层硬度中等以下。区内煤层瓦斯含量低，发火期6~12个月，地质构造简单，煤层倾角多在5°以内。
3.2安排时间
1070皮带大巷线路较长，可实现阶段性及周期性监测两个目标，通过监测系统随工作面的不断推进而继续，得出监测资料，可随时做出掘进作业及支护方式的调整。巷道全部掘进后，将全过程的监测数据整理分析，可以得出周期性的结论。
3.4主要监测项目
（1）巷道顶板的下沉速度及下沉量。
（2）当顶板下沉量达到设定数值时，自动报警。
（3）通过对顶板下沉数值的收集，绘制出巷道顶板下沉曲线图。
（4）通过测力锚杆，测量岩层内部不同深度对锚杆的作用力。
（5）安装锚杆应力传感器，测量锚杆端部轴向力。
3.5主要监测项目
顶板离层监测报警及锚杆及应力监测系统由传感器、采集器、适配器、微机组成。
表1系统投资估算
|
序号 |
名称 |
型号 |
单位 |
配置 |
单位/元 |
备注 |
|
1 |
监测分机（带报警） |
KBJ-M |
台 |
10 |
6000 |
带一组电池 |
|
2 |
传感器 |
KBJ-S |
台 |
40 |
1100 |
两测点 |
|
3 |
数据采集器 |
KBJ-60□-2 |
台 |
2 |
4000 |
顶板 |
|
4 |
通讯适配器 |
KBJ-60-3□ |
台 |
1 |
3500 |
|
|
5 |
本安电源 |
KBH-1 |
台 |
2 |
3500 |
|
|
6 |
信号电源 |
|
m |
1800 |
3 |
|
|
7 |
数据处理系统 |
|
套 |
1 |
25000 |
|
|
8 |
监测分机 |
KBJ-60□-U |
台 |
10 |
7200 |
带一组电池 |
|
9 |
应力传感器 |
MLS-200 |
台 |
30 |
650 |
|
|
10 |
测力锚杆 |
CM-1 |
根 |
10 |
950 |
|
|
11 |
数据采集器 |
KBJ-60□-U |
台 |
2 |
4000 |
锚杆 |
|
总算 |
|
|
|
|
253500 |
|
