基于煤體應力監測的沖擊地壓在線監測預警系統
基于煤體應力監測的沖擊地壓在線監測預警系統
沖擊地壓，又稱巖爆，這是一種巖體中聚積的彈性變形勢能在一定條件下的突然猛烈釋放，導致巖石爆裂并彈射出來的現象。常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現象。它具有很大的破壞性，是煤礦重大災害之一。
沖擊地壓發生的自然條件是：煤體具有沖擊傾向性，并且采場上覆巖層中具有厚度達、強度高易于形成能量積聚的巖層。
沖擊地壓發生的主要誘因是：工作面開采過程中下位巖層冒落和離層沉降使上位厚度達、強度高的巖層形成大面積懸露，在煤巖體中形成高應力集中區，積聚巨量壓縮彈性能。
因此，以上覆巖層運動為核心，以采場礦山壓力理論為指導，正確預計采場上覆巖層運動規律，確定支承壓力集中區的大體分布范圍，并對這些重點部位進行支承壓力的在線監測，是工作面沖擊地壓預測的可行手段之一。
重點部位包括：工作面初次來壓，工作面采空區見方，雙工作面采空區見方，構造異常區
測點布置如圖1所示。
圖1沖擊地壓測點布置
本方案所使用的GYY15Z礦用鉆孔矢量應力傳感器，是根據煤體應力測試的要求專門開發的應力傳感器，是目前國內精度和靈敏度最高的傳感器。采用應變測量技術，測量的是煤體或巖體載荷應力，內部經過高精度A/D轉換，得出鉆孔內部的應力變化量，傳感器內還含有一個電子羅盤，用來進行力方向判斷，適用于煤礦井下煤層或巖層各種角度安裝。
采用普通煤體應力傳感器(鉆孔應力計)，由于靈敏度低，不能實現對煤體應力的高精度監測，也就不能實現對沖擊地壓的精確預測。
矢量應力傳感器主要由集成電路、芯體和防護外殼組成，安裝在煤或巖石的鉆孔中，并用水泥漿或環氧樹脂填充密封。在煤體或巖石受到各種方向的壓應力作用時，力傳導到傳感器的三個測力點上。使與之對應的傳感器上的應變片發生變化，經過A/D轉換模塊接收信號，并對其進行處理，并將處理后得到的數字信號通過電纜線傳輸至地面的中心主站上。與此同時，電子羅盤模塊也對應力傳感器的方向進行判別，通過總線傳送到地面。傳感器采用全密封結構，防護等級為IP67。
主要技術指標
電氣性能：工作電壓：(9～18)V DC；工作電流：≤90mA；
測量范圍：(0.00～15.00)MPa；基本誤差：±0.1MPa；分辨率：0.01Mpa；
輸出信號： 傳輸方式RS485；傳輸速率4800bps。
