煤矿膏体充填管路压力监测系统的开发应用.pdf

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1、2015年第2期煤炭科技No．22015COALSCIENCE&TECHNOL0GYMAGAZINE69文章编号：1008—3731(2015)02—0069—03煤矿膏体充填管路压力监测系统的开发应用井庆贺，李烨，林超(1．中国华能扎赉诺尔煤业公司灵泉煤矿，内蒙古自治区呼伦贝尔021410；2．尤洛卡矿业安全工程股份有限公司，山东泰安271000)摘要：煤矿膏体充填开采是解决“三下”压煤行之有效的开采手段。然而，由于充填管路长等因素易造成管道堵塞、凝结等问题．严重影响输送系统的运行安全。因此，对膏体充填系统工作状况的监测．尤其是管路压力的监测就显得尤为重要。针对

2、上述问题，研发了一种适用于煤炭井下环境、运行稳定的充填管路压力监测系统，工业试验成功。具有一定的推广应用前景。关键词：绿色开采；膏体充填；管路输送；压力监测中图分类号：TD823．7文献标志码：B煤炭绿色开采技术中．膏体充填开采是一种经监测系统采用“KJ763煤矿充填监测系统”硬件济有效的手段．它是将煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、平台构建，由井下监测主站、井下管道卸压阀门、压炉渣等固体废物加工成无临界流速、不需脱水的膏力监测传感器及配套防爆电源、电缆等组成。状浆体．利用充填泵或重力作用通过管道输送到井监测主站下．适时充填采空区的采矿方法⋯。该方法不仅提高了煤炭资源采出

3、率．实现煤矸石等固体废物资源化监测分站利用．还可有效控制地表沉陷，保护矿区生态环境和地表建(构)筑物不受或少受开采损害。然而，膏体充压力传感器×5填系统是一套复杂的矿井辅助系统，设备多、管路长．由于膏体具有凝结性．在实际应用中易发生堵管图1KJ763充填监测系统组成的管道压力在线监测系统事故．增大了工人的劳动强度．严重影响充填开采的KJ763煤矿充填监测系统采用多级总线分布式进度⋯因此．需开发一种能监测充填管路运行工况结构．本质安全型设计．系统最大监测容量可达的系统。对管路内膏体输送情况进行实时监测．并可1000测点系统在井下泵站位置设一监测主站．实对突发情况进行

4、预警时显示所监测管道压力．当超出设定安全值时．能够发出声光报警．并能对各测点传输来的数据进行存1监测系统的设计研发储。监测主站下位连接压力传感器．监测主站具有数膏体充填系统所有的工况指标中．管路压力是据显示、总线通讯、报警功能．测点与测点之间通过反映管道输送系统运行状态最重要、最直接的参RS485总线连接数[。目前，国内外管路压力监测方法主要有液柱式1．2系统硬件压力监测法、管道压力超声监测技术、管路弹性变形1．2．1硬件总成的非介入式液压监测法和传感器压力监测法等[33．该系统硬件部分由传感器、信号调理电路、单片此类监测方法各有优劣．结合煤矿井下实际使用环机及外

5、围电路组成。监测的模拟量由传感器收集．送境、传感器式压力监测方法在测量精度、设备可靠性入至采样保持器和放大器：信号通过A／D转换器以及使用成本方面．传感器压力监测法均具有较大(采用ADC0817)后，模拟量转变为数字量．然后送的优势。为此，我们基于该方法构建了煤矿井下膏体给检测系统的主控芯片。单片机输出数字信号通过充填监测系统串El将数据输入到计算机．由计算机对数据进行数1．1系统平台值计算、数值分析和处理．并根据处理结果显示、记70煤炭科技2015年第2期录各检测点数据。另外。通过软件编程．计算机可以rl—————————’塑———————1l实现各检测点现场在

6、线监测，实现管道堵塞的早期1r预警。I发送同步码I1．2．2传感器的选择采用尤洛卡公司的压阻式压力传感器。该传感发送地址或命令器以不锈钢隔离膜的压阻式OEM压力传感器作为信号测量元件，并经过计算机自动测试．用激光调阻1r工艺进行了宽温度范围的零点和温度性能补偿[l延时100Illsl信号处理电路位于不锈钢壳体内．将传感器信号转换为标准输出信号．传感器和测压管如图2和图3l接收数据I所示1rN图4上位机通信程序流程(左)下位单片机程序流程(右)2现场应用1——显示窗；2——传感器本体；3——连接管；4_一变送2．1监测方法及工作过程器：5——信号电缆该套系统首先在山

7、东某矿18301工作面进行图2压阻式压力传感器结构了工业性试验．该面走向长923～1121．84m．平均l022．42m：倾向长214～237m，平均225m：煤层厚度由西向东逐渐变厚，平均1．04m，全区2可采：工作面采空区顶板管理采用充填方式．拟膏体矸石充填开采．利用矿井生产中产生的矸石。经破碎处理后．添加粉煤灰和水进行搅拌。搅拌配制的似膏体矸石充填料．由矸石泵经充填管路充填至采空区．充填步距为2m本次监测具体方法为在井下泵站位置设一台监5测主站．输送管道沿线布置6个压力监测点，每个监测点配一台压力传感器．实时采集数据，当接收到主站的巡测指令时将数据发送到主站

8、．监测点布