基于煤体应力监测的冲击地压在线监测预警系统

冲击地压，又称岩爆，这是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。

冲击地压发生的自然条件是：煤体具有冲击倾向性，并且采场上覆岩层中具有厚度达、强度高易于形成能量积聚的岩层。

冲击地压发生的主要诱因是：工作面开采过程中下位岩层冒落和离层沉降使上位厚度达、强度高的岩层形成大面积悬露，在煤岩体中形成高应力集中区，积聚巨量压缩弹性能。

因此，以上覆岩层运动为核心，以采场矿山压力理论为指导，正确预计采场上覆岩层运动规律，确定支承压力集中区的大体分布范围，并对这些重点部位进行支承压力的在线监测，是工作面冲击地压预测的可行手段之一。

重点部位包括：工作面初次来压，工作面采空区见方，双工作面采空区见方，构造异常区

本方案所使用的GYY15Z矿用钻孔矢量应力传感器，是根据煤体应力测试的要求专门开发的应力传感器，是目前国内精度和灵敏度最高的传感器。采用应变测量技术，测量的是煤体或岩体载荷应力，内部经过高精度A/D转换，得出钻孔内部的应力变化量，传感器内还含有一个电子罗盘，用来进行力方向判断，适用于煤矿井下煤层或岩层各种角度安装。

采用普通煤体应力传感器(钻孔应力计)，由于灵敏度低，不能实现对煤体应力的高精度监测，也就不能实现对冲击地压的精确预测。

矢量应力传感器主要由集成电路、芯体和防护外壳组成，安装在煤或岩石的钻孔中，并用水泥浆或环氧树脂填充密封。在煤体或岩石受到各种方向的压应力作用时，力传导到传感器的三个测力点上。使与之对应的传感器上的应变片发生变化，经过A/D转换模块接收信号，并对其进行处理，并将处理后得到的数字信号通过电缆线传输至地面的中心主站上。与此同时，电子罗盘模块也对应力传感器的方向进行判别，通过总线传送到地面。传感器采用全密封结构，防护等级为IP67。

主要技术指标

电气性能：工作电压：(9～18)V DC；工作电流：≤90mA；

测量范围：(0.00～15.00)MPa；基本误差：±0.1MPa；分辨率：0.01Mpa；

输出信号： 传输方式RS485；传输速率4800bps。