单体支柱液压压力盒是精准监测单体支柱工作状态的 “智慧眼睛”
泰安市华纳机电设备有限公司
32次浏览｜ 2025-06-30
单体支柱液压压力盒
在煤矿井下支护作业中，单体液压支柱承担着维持巷道稳定、保障作业安全的关键作用，而单体支柱液压压力盒则是精准监测其工作状态的 “智慧眼睛”。作为煤矿矿压监测系统的重要组成部分，该设备通过对支柱液压压力的精确测量，为安全生产提供可靠的数据支撑。
工作原理
单体支柱液压压力盒基于压力 - 电信号转换原理实现工作阻力监测。当单体液压支柱承受顶板压力时，压力盒内部的敏感元件（通常为压阻式或应变片式传感器）因受压发生形变，其电阻值随之改变。根据惠斯通电桥原理，电阻值的变化被转换为微弱的电压信号，经过放大器进行信号放大处理后，再由模数转换器将模拟信号转换为数字信号，最终通过数据传输模块将压力数据传输至地面监控中心或井下显示终端，以便工作人员实时掌握支柱工作阻力情况。
结构设计
- 外壳防护：考虑到煤矿井下潮湿、粉尘多、易受碰撞的复杂环境，压力盒外壳采用高强度不锈钢或合金材料制成，具备优异的抗冲击、抗腐蚀性能。外壳表面经过特殊处理，达到 IP65 以上防护等级，有效防止水分和粉尘侵入，确保设备在恶劣工况下稳定运行。
- 传感元件：核心传感元件是决定压力盒测量精度的关键部件。高精度的压阻式传感器具有灵敏度高、线性度好的特点，能够快速、准确地响应压力变化；应变片式传感器则通过将应变转化为电阻变化，实现对压力的精确测量，部分高端产品还采用了温度补偿技术，消除环境温度对测量结果的影响，进一步提升测量准确性。
- 数据接口：压力盒配备多种数据接口，如 RS485、CAN 总线接口等，支持远距离数据传输和多设备组网。通过这些接口，压力盒可以方便地与矿用数据采集仪、监控分站等设备连接，实现数据的实时上传和集中管理。部分新型压力盒还具备无线传输功能，可通过 ZigBee、LoRa 等无线通信技术将数据发送至接收端，简化布线工作，提高系统灵活性。
主要技术参数
不同型号的单体支柱液压压力盒技术参数略有差异，但通常具备以下性能指标：
- 量程范围：常见量程为 0 - 60MPa，能够满足大多数煤矿井下单体液压支柱的压力监测需求；部分特殊型号可扩展至 0 - 100MPa，适用于高应力矿区。
- 测量精度：精度等级一般为 1.0 级或 1.5 级，即测量误差不超过满量程的 ±1.0% 或 ±1.5%；高精度产品可达 0.5 级，可实现对压力变化的细微捕捉。
- 响应时间：响应速度快，通常在 100ms 以内，能够及时反映支柱压力的瞬间变化，为安全生产提供快速预警。
- 工作温度：适应 - 20℃ - +60℃的工作环境温度，可在严寒或高温矿井中稳定工作。
- 供电方式：采用本安型电池供电或井下直流电源供电，电池续航时间可达 1 年以上，减少设备维护频次；电源具备过压、过流、短路保护功能，确保设备安全运行。
产品特点
- 实时监测与预警：可实现对单体支柱工作阻力的实时在线监测，通过设定压力阈值，当支柱压力超过安全范围时，压力盒可自动发出声光报警信号，同时将报警信息上传至监控系统，提醒工作人员及时采取措施，防止顶板事故发生。
- 数据存储与分析：内置大容量存储器，能够存储数万条压力数据记录，方便工作人员进行历史数据查询和分析。通过对压力数据的趋势分析，可以掌握顶板压力变化规律，为优化支护方案、调整开采工艺提供科学依据。
- 安装维护便捷：压力盒体积小巧、重量轻，安装方式灵活，可采用螺纹连接、卡扣固定等方式安装在单体支柱的液压管路或缸体上。设备维护简单，无需专业工具即可完成电池更换、数据读取等操作，降低了使用成本和维护难度。
- 兼容性强：支持与国内外主流矿压监测系统无缝对接，可与顶板离层仪、锚杆测力计等设备协同工作，构建完整的煤矿巷道安全监测体系，实现对巷道支护状态的全面监控。
应用场景
单体支柱液压压力盒广泛应用于煤矿井下各类巷道支护场景：
- 回采工作面：安装在工作面的单体液压支柱上，实时监测支柱在采煤过程中的受力变化，及时发现支柱初撑力不足、顶板来压等异常情况，指导工作人员调整支护参数，保障工作面安全生产。
- 巷道掘进：在掘进巷道的临时支护中使用，监测单体支柱对顶板的支撑效果，为掘进施工提供安全保障，确保巷道成型质量和施工进度。
- 地质构造区域：在断层、破碎带等地质条件复杂的区域，加密安装压力盒，加强对顶板压力的监测，提前预判顶板稳定性，为制定针对性的支护措施提供数据支持，降低顶板事故风险。
