第一篇：龍宮煤礦工作面支柱壓力和周期來(lái)壓分析

龍宮煤礦工作面支柱壓力和周期來(lái)壓分析

[摘 要]本文根據(jù)龍宮煤礦工作面支柱壓力和頂板周期來(lái)壓的理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)，對(duì)龍宮煤礦工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了分析，得出了工作面支架工作阻力在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中，相對(duì)較小，增阻值變化不大，無(wú)明顯周期來(lái)壓現(xiàn)象，開(kāi)采時(shí)工作面超前支承壓力的影響程度和影響范圍明顯減弱的結(jié)論，為龍宮煤礦安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]工作面；支柱壓力；周期來(lái)壓；底板巖層

中圖分類(lèi)號(hào)：TD327 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）02-0000-01

概述

龍宮煤礦井下工作面開(kāi)采采用走向綜合機(jī)械化采煤法，回采工作面采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)貫穿于開(kāi)采的全過(guò)程，即從開(kāi)切眼開(kāi)始回采、直接頂初次垮落、基本頂初次來(lái)壓及垮落、正常直接頂垮落與基本頂來(lái)壓垮落，直到采場(chǎng)收尾放頂完了為止，都有礦山壓力顯現(xiàn)。當(dāng)采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂懸露的跨度達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，老頂在其自重及上覆巖層載荷的作用下，將沿煤壁甚至在煤壁內(nèi)發(fā)生折斷和垮落，隨工作面的推進(jìn)老頂這種垮落現(xiàn)象周而復(fù)始的出現(xiàn)。因此對(duì)龍宮煤礦工作面支柱壓力和頂板周期來(lái)壓的進(jìn)行理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)，研究該煤礦工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。直接來(lái)壓與周期來(lái)壓理論計(jì)算

龍宮煤礦井下工作面液壓支架端頭支架采用ZFZ4000/21/30型、過(guò)渡支架ZFZ3600/19/28FT型、中間支架為ZFZ3600/19/28LT型。由于本工作面采用液壓支架支護(hù)，從支頂和放頂煤方面計(jì)算支架載荷驗(yàn)算支架工作阻力：

1）老頂初次來(lái)壓期間

要求支架在不被壓死的情況下，支架能支撐起老頂1/4的重量。

P1= M1Y1C1 L1/4=15×20×2.67×1.5/4

=300.375t=2943.675kN

式中：

P1：支架支護(hù)強(qiáng)度；

M1：老頂厚度，取15m；

C1：老頂平均容重，取2.67t/m3；

Y1：老頂初次垮落步距，取20m；

L1：控頂寬度，取1.5m。

2）周期來(lái)壓期間

在此期間，支架要求承擔(dān)部分老頂?shù)淖饔昧Γ詼p緩老頂?shù)膩?lái)壓速度，合理的支護(hù)強(qiáng)度為：

P2= M2Y2C2 L2/4=15×11×2.67×1.5/4

=165.21t=1619.02 kN

式中：

P2：支架支護(hù)強(qiáng)度；

M2：老頂厚度；

C2：老頂平均容重；

Y2：老頂周期來(lái)壓垮落步距；

L2：控頂寬度。

3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算法計(jì)算支架載荷

工作面支架上覆巖層厚度與采高之比，一般為4～8，取6，則單位面積的載荷為：

P=（4-8）×m×r2=6×2.5×2.67

=40.05 t/m2=392.4kN/m2

式中：

P：?jiǎn)挝幻娣e載荷；

M：采高；

r2：巖柱的容重。

從以上計(jì)算的支架所受的最大平均載荷為392.4 kN/m2，支架頂梁長(zhǎng)度最長(zhǎng)時(shí)為6m，控制寬度1.5m，則支架承受的載重為：

PH=392.4×6×1.5=3531.6kN

總上所述，本工作面端頭支架的工作阻力為4000kN，過(guò)渡支架和基本支架的工作阻力為3600kN，均大于PH，可以滿足要求。工作面壓力監(jiān)測(cè)及分析

在11202工作面切眼距下風(fēng)巷23m處布置1#測(cè)站，測(cè)站內(nèi)安裝KY-82機(jī)械式頂板動(dòng)態(tài)儀一臺(tái)；從上工作面（11204工作面）推進(jìn)距測(cè)站35m處開(kāi)始觀測(cè)下工作面切眼內(nèi)下部煤層頂板的下沉量。

頂板動(dòng)態(tài)儀采用KY-82機(jī)械式頂板動(dòng)態(tài)儀，見(jiàn)圖1所示。

同樣，在11202工作面切眼距下風(fēng)巷120m處布置2#測(cè)站，觀測(cè)工作面下部的頂板下沉量。

根據(jù)觀測(cè)記錄表的數(shù)據(jù)，以上工作面距下工作面的距離為橫坐標(biāo)，以頂板每天下沉量為縱坐標(biāo)，繪制成上、下工作面錯(cuò)距與下工作面頂板下沉量的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖

從圖可以看出，1#測(cè)站從上工作面距下工作面切眼30m處，頂板下沉量開(kāi)始緩慢增加，約20m處開(kāi)始急劇增加；約10m的地方達(dá)到最大值，30m處的下沉量約為2mm/d左右，40m處的下沉量1.5mm左右，頂板基本趨于穩(wěn)定。

從圖3可以看出，2#測(cè)站從上工作面距下工作面切眼30m處，頂板下沉量開(kāi)始緩慢增加，約20m處開(kāi)始急劇增加；約10m的地方達(dá)到最大值，30～30m處的下沉量約為1.8mm/d左右，40m處的下沉量1.3mm左右，頂板下沉變化基本趨于穩(wěn)定。總結(jié)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬分析的方法，揭示了龍宮煤礦煤層開(kāi)采時(shí)工作面礦壓顯現(xiàn)的基本特征和規(guī)律，得出了工作面支架工作阻力在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中，相對(duì)較小，增阻值變化不大，無(wú)明顯周期來(lái)壓現(xiàn)象，開(kāi)采時(shí)工作面超前支承壓力的影響程度和影響范圍明顯減弱的結(jié)論，該研究為龍宮煤礦時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧ＷC安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

作者簡(jiǎn)介

李明亮，1981年生人，畢業(yè)于山東科技大學(xué)煤礦開(kāi)采技術(shù)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任濟(jì)南華玫礦業(yè)有限責(zé)任公司采煤副主任工程師，主持參與多個(gè)急傾斜煤層綜采工作面的設(shè)計(jì)。

第二篇：綜采工作面壓力頂板分析報(bào)告

雙柳煤礦綜采工作面頂板壓力分析報(bào)告

在煤層開(kāi)采過(guò)程中，采煤工作面處在巖層之中，為了保持采煤工作面的最小合理空間，必須對(duì)采煤工作面進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。

目前，雙柳礦正在回采（3+4）#煤層，該煤層為山西組下段頂部煤層，根據(jù)勘探資料顯示，煤層厚度在3.5—4.25米之間，平均4.0米，主要回采工作面有23420、33406兩個(gè)工作面，23420綜采工作面平均采高3.4米，33406綜采工作面平均采高3.56米。二采區(qū)頂板直接頂為泥巖、泥頁(yè)巖，較為破碎，三采區(qū)頂板為砂質(zhì)泥巖，黑灰色泥巖，半堅(jiān)硬。

作為雙柳礦目前正在回采的兩大采區(qū)，工作面布置密集，準(zhǔn)備時(shí)間合理，所以頂板相對(duì)穩(wěn)定，工作面采用全部跨落法管理頂板，支撐掩護(hù)式支架支護(hù)頂板，隨著工作面推進(jìn)，每循環(huán)一次，落山跨落一次。除遇特殊地質(zhì)構(gòu)造，正常回采過(guò)程中不易造成頂板跨落。

雙柳礦綜采工作面采用單體液壓支架支護(hù)頂板，23420工作面安裝ZZ4000－18/38型液壓支架118架，最大控頂距4.57m，最小控頂距3.97m。33406工作面安裝ZZ6000－20/42型液壓支架134架，最大控頂距5.26m，最小控頂距4.66m。工作面每個(gè)支架安設(shè)2臺(tái)ZBYJ－II型耐震式綜采支架工作阻力檢測(cè)表，用于檢測(cè)支架前后立柱初撐力及工作阻力。觀測(cè)指標(biāo)有頂板下沉量、活柱下縮量、支架載荷量。每10個(gè)支架安設(shè)1臺(tái)ZDYJ—ⅡB型紅外傳輸壓力監(jiān)測(cè)記錄儀，用于記錄工作面支架壓力數(shù)據(jù)。每3-4天用ZDYJ—Ⅱ型紅外數(shù)據(jù)智能采集儀對(duì)工作面支架記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并傳輸?shù)綄?zhuān)用電腦繪出壓力折線圖，根據(jù)折線圖每5天進(jìn)行一次壓力分析報(bào)告，每月進(jìn)行一次總結(jié)。

對(duì)于材運(yùn)兩巷的頂板離層段經(jīng)常觀察，隨時(shí)采取措施進(jìn)行處理。對(duì)于工作面出現(xiàn)的頂板隱患，及時(shí)填寫(xiě)《頂板隱患報(bào)告單》，及時(shí)提出處理意見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)令責(zé)任人進(jìn)行整改并反饋回組隊(duì)，以采取有效措施。

在工作面初采初放、末采、末回等專(zhuān)項(xiàng)工程及正常回采期間，由包隊(duì)技術(shù)員對(duì)工作面初次來(lái)壓步距、老頂來(lái)壓周期、周期來(lái)壓步距、煤壁片幫深度等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，并做記錄。所分析的各類(lèi)圖表、數(shù)據(jù)報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和單位，并及時(shí)反饋回隊(duì)組，隊(duì)組現(xiàn)場(chǎng)采取措施處理。

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核和數(shù)據(jù)整理、分析，配合實(shí)際抽查，兩工作面支架立柱直線度較好，接頂嚴(yán)密，無(wú)臺(tái)階現(xiàn)象，落差較小，壓力表無(wú)破損，顯示正常，支架工作阻力均能達(dá)到規(guī)定值（大于24Mpa）,且未發(fā)生一起頂板事故。

材、運(yùn)巷超前支護(hù)距離不少于30m。超前支護(hù)采用單體液壓支柱配合π型鋼梁沿巷道走向或傾向支設(shè)三排一梁三柱π型鋼棚。兩巷超前支護(hù)中的單體液壓支柱，用DZ-CL微表支柱支護(hù)檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行抽樣檢測(cè)，每天將檢測(cè)結(jié)果在案，對(duì)超前支護(hù)達(dá)不到6.4MPa以上的支柱現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整改，壓力不夠進(jìn)行注液打壓，接頂不嚴(yán)墊加柱帽或木楔接頂。

我礦將支柱壓力作為標(biāo)準(zhǔn)化檢查的一個(gè)重要方面，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核兩工作面的超前支護(hù)均迎山有勁，能夠有效支護(hù)頂板，壓力值均達(dá)到規(guī)定值。

假風(fēng)道支護(hù)采用木垛支護(hù)。推進(jìn)距離夠3m時(shí)打一個(gè)木垛，木垛一面緊貼端頭支架外緣，另一面偏向煤柱幫側(cè)。當(dāng)遇運(yùn)巷超高、頂板破碎、離層嚴(yán)重或原有支護(hù)失效、巷道壓力大時(shí)，木垛間距縮小為2.5m，且要在兩木垛靠支架側(cè)掛網(wǎng)維護(hù)，防止碎矸石竄入假風(fēng)道影響通風(fēng)。

生產(chǎn)技術(shù)科 2009年11月 汾西礦業(yè)雙柳煤礦

綜采工作面頂板壓力分析報(bào)告

生產(chǎn)技術(shù)科 二〇〇九年十一月

第三篇：五畝沖煤礦回采工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理

五畝沖煤礦回采工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理辦法

為了進(jìn)一步規(guī)范完善我礦回采工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理工作，加大礦壓監(jiān)測(cè)工作的監(jiān)督檢查和考核力度，有效促進(jìn)我礦回采工作面頂板管理，確保全礦安全高效生產(chǎn)，特制定本辦法。

一、管理職責(zé)

(一)礦成立礦壓監(jiān)測(cè)領(lǐng)導(dǎo)組，負(fù)責(zé)全礦回采工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理工作的全面組織和實(shí)施。

組 長(zhǎng)：李文清

副組長(zhǎng)：周立春孫宏偉

成 員：楊志彭建強(qiáng)各采煤隊(duì)書(shū)記和隊(duì)長(zhǎng)

(二)由生產(chǎn)科全面負(fù)責(zé)各采煤工作面礦壓監(jiān)測(cè)各項(xiàng)具體工作的實(shí)施及監(jiān)督、檢查和考核。各成員明確責(zé)任，加強(qiáng)督查，協(xié)助生產(chǎn)科搞好回采工作面單體液壓支柱壓力測(cè)定工作，確保全礦礦壓監(jiān)測(cè)工作積極有效開(kāi)展。

（三）各采煤隊(duì)組成立以隊(duì)長(zhǎng)或書(shū)記為組長(zhǎng)的礦壓監(jiān)測(cè)小組，明確現(xiàn)場(chǎng)跟班副隊(duì)長(zhǎng)為測(cè)壓工，負(fù)責(zé)工作面和上下引超前聯(lián)鎖支護(hù)單體液壓支柱壓力的測(cè)定，確保測(cè)壓工作有條不紊地進(jìn)行。

二、回采工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理制度

（一）礦壓監(jiān)測(cè)管理標(biāo)準(zhǔn)： 礦壓監(jiān)測(cè)管理工作必須按照國(guó)家《采煤安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》、《煤礦安全規(guī)程》和《黑金時(shí)代股份有限公司礦井安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理辦法》、《長(zhǎng)沙礦業(yè)有限公司單體液壓支護(hù)補(bǔ)充管理規(guī)定》進(jìn)行。

（二）我礦采用地面集中供液，接到各采區(qū)各采煤工作面的主支管要安裝壓力表，壓力調(diào)節(jié)閥門(mén)，每一個(gè)工作面入口應(yīng)安裝壓力表，確保工作液壓壓力達(dá)到15MPa，懸移支架液壓泵站壓力表達(dá)31.5MPa。確保工作面液壓壓力達(dá)到要求。

（三）地面液壓泵應(yīng)安裝乳化液自動(dòng)配比裝置，保證乳化液濃度在3%～5%，嚴(yán)禁低濃度運(yùn)行或開(kāi)清水泵。

（四）從地面或者井下到工作面供液管路要經(jīng)常檢查和維護(hù)，嚴(yán)禁途中漏液。

（五）工作面單體測(cè)壓管理

1、每個(gè)工作面必須配備2個(gè)以上單體壓力測(cè)定計(jì)，至少有1個(gè)使用1個(gè)備用。

2、各隊(duì)坑代管理員或當(dāng)班副隊(duì)長(zhǎng)必須對(duì)單體的初撐力，工作阻力每3天進(jìn)行測(cè)定一次，測(cè)定結(jié)果記錄在單體支柱壓力測(cè)定記錄表上，并由考核員或安全員簽字確認(rèn)后，再交生產(chǎn)科存檔。生產(chǎn)科要組織相關(guān)人員，每月要對(duì)各采煤工作面測(cè)壓工作進(jìn)行2次檢查，同時(shí)生產(chǎn)科每月要組織相關(guān)人員對(duì)各采煤工作面單體支柱初撐力、工作阻力進(jìn)行一次檢測(cè)。

3、測(cè)壓計(jì)由各采煤隊(duì)當(dāng)班副隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)，并實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)交接班制。要愛(ài)護(hù)測(cè)壓計(jì)，不得隨意丟放，不用時(shí)要放在專(zhuān)用工具箱中保存。

4、嚴(yán)格按照“初采、收尾棵棵臨控、初放期間強(qiáng)化監(jiān)控，正常生產(chǎn)選擇監(jiān)控，重點(diǎn)區(qū)、異常段、特殊點(diǎn)重點(diǎn)監(jiān)控”的原則，實(shí)施科學(xué)

布、合理布點(diǎn)，針對(duì)性監(jiān)控。

5、初采、收尾放頂期間支柱測(cè)定率應(yīng)達(dá)100%。工作阻力測(cè)定率不低于30%，并要求掌握支柱增阻情況，分析頂板動(dòng)態(tài)。

6、正常回采期間要求初撐力抽測(cè)率在30%以上，工作阻力抽測(cè)率不少于10%，合格率不少于80%。采取均勻與隨機(jī)布點(diǎn)相結(jié)合的方法，均勻布點(diǎn)不少于10個(gè)。

7、對(duì)工作面上下安全出口，過(guò)老巷等重點(diǎn)區(qū)，構(gòu)造、懸頂、破碎帶等特殊地段要增大覆蓋率、重點(diǎn)監(jiān)控。

8、測(cè)壓人員切實(shí)抓好“檢測(cè)、補(bǔ)改、驗(yàn)測(cè)、填報(bào)、處理”五個(gè)過(guò)程。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須真實(shí)可靠，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改，排除隱患。驗(yàn)測(cè)后填寫(xiě)原始記錄表并將測(cè)壓情況及時(shí)向調(diào)度室匯報(bào)，礦井值班領(lǐng)導(dǎo)、總工程師、生產(chǎn)礦長(zhǎng)、生產(chǎn)科長(zhǎng)應(yīng)及時(shí)撐握各工作面頂板及壓力情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（六）測(cè)壓點(diǎn)布置 ：

1、工作面上、下引巷超前聯(lián)鎖支護(hù)每隔5m測(cè)一次支柱壓力，20m范圍測(cè)4次。

2、工作面采場(chǎng)支柱壓力測(cè)定，從機(jī)頭或機(jī)尾開(kāi)始往中間檢測(cè)支柱受力情況，按工作面長(zhǎng)度每5～10m，測(cè)一次，主梁（3根支柱）、副梁（2根支柱）都要測(cè)，先測(cè)煤墻側(cè)支柱受力情況，再測(cè)老塘支柱，再后測(cè)中點(diǎn)子。所測(cè)數(shù)據(jù)必須及時(shí)填在單體支柱壓力測(cè)定表格上，并保存好。

3、測(cè)壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)支柱空載，Π與頂板接觸不嚴(yán)密，必須及時(shí)升

緊支柱。煤墻空頂片幫，及時(shí)架好臨時(shí)棚子，失效支柱及時(shí)更換，確保測(cè)壓工作安全進(jìn)行。

（三）礦壓監(jiān)測(cè)工作責(zé)任制：

1、生技科負(fù)責(zé)編制礦壓監(jiān)測(cè)儀器的購(gòu)置、安裝、回收計(jì)劃，編制礦壓分析報(bào)告，礦壓監(jiān)測(cè)工作的組織和實(shí)施。

2、各隊(duì)組要制定完善的礦壓監(jiān)測(cè)管理制度，負(fù)責(zé)該隊(duì)礦壓監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展和落實(shí)。

3、回采技術(shù)員負(fù)責(zé)觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄的收集整理以及對(duì)礦壓數(shù)據(jù)分析，保證記錄齊全。掌握初采、回采和收尾時(shí)的頂板跨落步距和強(qiáng)度以及巷道壓力和變形情況，及時(shí)編制可靠的、有針對(duì)性的安全技術(shù)措施，以便指導(dǎo)隊(duì)組安全生產(chǎn)。

4、各隊(duì)組隊(duì)長(zhǎng)和當(dāng)班副隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)對(duì)工作面支柱初撐力的動(dòng)態(tài)檢查和管理，及時(shí)填寫(xiě)單體支柱壓力測(cè)定記錄表格。

5、生技科對(duì)各隊(duì)組礦壓監(jiān)測(cè)工作及記錄情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查和考 核，保證礦壓監(jiān)測(cè)工作順利開(kāi)展。

6、各隊(duì)組負(fù)責(zé)測(cè)壓計(jì)的日常維護(hù)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

四、采煤工作面礦壓監(jiān)測(cè)管理工作考核辦法 ：

（一）采煤工作面工作液壓壓力達(dá)不到15Mpa，每降低1Mpa 處罰 100元，乳化液濃度為清水時(shí)處罰 200元。

（二）上、下引巷超前維護(hù)20m范圍未按5m，布點(diǎn)檢測(cè)，每少測(cè)一次罰50元。

（三）工作面采場(chǎng)布點(diǎn)檢測(cè)，自機(jī)頭或機(jī)尾開(kāi)始，每隔5m布點(diǎn)

檢測(cè)，先測(cè)煤墻側(cè)支柱，再測(cè)老塘支柱，最后測(cè)中點(diǎn)子，并作好記錄，簽好名，安全督查員或考核員必簽名認(rèn)可才能生效。

（四）單體液壓支柱壓力測(cè)定表測(cè)壓后，當(dāng)班副隊(duì)長(zhǎng)或金屬管理員未簽名，現(xiàn)場(chǎng)片區(qū)考核員或督查員未簽名確認(rèn)，按測(cè)壓記錄表格，每少一次罰100元。

（五）測(cè)壓數(shù)據(jù)不真實(shí)，弄虛作假，罰測(cè)壓人員100元。

（六）測(cè)壓計(jì)損壞、丟失，罰隊(duì)組400元。

（七）生產(chǎn)科每月未組織相關(guān)人員，對(duì)單體支柱檢測(cè)一次，罰生產(chǎn)科100元。

（八）生產(chǎn)科每月必須將各采煤隊(duì)組測(cè)壓數(shù)據(jù)收集整理，并作分析，及時(shí)提出頂板來(lái)壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，制定有針對(duì)性的措施，指導(dǎo)各采煤隊(duì)組加強(qiáng)頂板管理，確保安全生產(chǎn)。未做好此頂工作，罰生產(chǎn)科相關(guān)人員100元/月。

（九）、生產(chǎn)科應(yīng)編制回采工作面單體液壓支柱測(cè)壓計(jì)的購(gòu)置、回收計(jì)劃，以便及時(shí)補(bǔ)充、更換損壞的測(cè)壓計(jì)。

第四篇：4103綜采工作面回采巷道礦壓分析說(shuō)明

4103綜采工作面回采巷道礦壓分析說(shuō)明

根據(jù)綜采工作面及上下兩順槽布臵的具體條件，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，對(duì)綜采工作面一次采全高過(guò)程中的回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究。

一、工作面地質(zhì)及開(kāi)采技術(shù)條件

4103綜采工作面是我礦4#煤層中第二個(gè)回采工作面，東以三條大巷保護(hù)煤柱為界，南隔20m為4101采空區(qū)，北以F3斷層防水煤柱線為界，西與柳林煤礦保安煤柱線相互為界。工作面區(qū)域內(nèi)煤層總體構(gòu)造形態(tài)呈單斜構(gòu)造。煤層產(chǎn)狀為：其走向東西方向，傾向南北0°～180°，傾角6°～10°，煤層厚度2.1～2.4m，平均厚度2.3m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，賦存穩(wěn)定。

該工作面地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,偽頂緊貼在煤層之上,極易跨落,底板由泥巖組成,煤層中無(wú)夾矸，二、巷道觀測(cè)測(cè)點(diǎn)布臵

（1）巷道表面變形測(cè)點(diǎn)布臵

運(yùn)輸順槽側(cè)自工作面切眼煤壁前方10m起開(kāi)始布臵巷道變形量觀測(cè)斷面，以后按5m間距布臵觀測(cè)斷面。共布臵20個(gè)觀測(cè)斷面，觀測(cè)范圍110m左右。

回風(fēng)順槽內(nèi)自工作面切眼煤壁前方10m起按5m間隔布臵7個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)距離45m。每個(gè)斷面內(nèi)設(shè)定兩幫方向和頂?shù)装宸较虻奈灰苹c(diǎn)。兩幫方向選定錨桿端頭作為基點(diǎn)，頂?shù)追较蛞皂敯逵^測(cè)儀為基點(diǎn)，用鋼卷尺和測(cè)桿進(jìn)行測(cè)讀。

（2）超前支承壓力觀測(cè)

順槽內(nèi)自切眼煤壁10m起，每隔10m左右安裝一塊頂板觀測(cè)儀，共安裝5塊頂板觀測(cè)儀。隨工作面推進(jìn)前移頂板觀測(cè)儀。觀測(cè)和記錄工作面前方20m范圍內(nèi)的超前支護(hù)單體壓力。

三、回采工作面兩巷礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

（1）巷道收斂量動(dòng)態(tài)分析

（a，b）分別是運(yùn)輸順槽中3、6兩測(cè)點(diǎn)的頂?shù)装謇塾?jì)移近量ΔH與距煤壁距離L/m之間的變化關(guān)系。隨著工作面不斷推進(jìn)，巷道斷面不斷減小。

當(dāng)測(cè)點(diǎn)距工作面43m左右時(shí)，巷道斷面開(kāi)始變化；當(dāng)距離為28～23m時(shí)，巷道頂板相對(duì)移近速度明顯加快，此后漸為平緩，在工作面16～12m時(shí)頂?shù)装逡平康诙窝杆僭黾樱數(shù)装鍎?dòng)態(tài)儀的觀測(cè)也顯示下沉加速，有30m處的3.25mm增加到28mm/d，觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，該時(shí)間段內(nèi)巷道圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致頂?shù)装逡平吭龃蟆．?dāng)距工作面只有5m時(shí)，巷道高度又迅速下降，ΔH值劇增，斷面很快變小。

觀測(cè)結(jié)果表明，運(yùn)順頂?shù)装逡平烤哂须A段性：即在工作面前43m時(shí)開(kāi)始收斂，28～23m、16～12m、及小于5m的三個(gè)階段，頂?shù)装逡平俣容^快，在其他范圍內(nèi)巷道高度變化則較為平緩。回風(fēng)順槽的觀測(cè)與運(yùn)輸順槽同步進(jìn)行，(a，b)分別表示了軌道巷4＃、8＃測(cè)點(diǎn)的頂?shù)装寮皟蓭屠塾?jì)移近量Δ與距工作面距離L/m之間的變化關(guān)系。

分析其結(jié)果可知，回風(fēng)順槽頂?shù)装逡平喀在距工作面53就有發(fā)生，但增加斜率較緩，隨工作面的推進(jìn)，值呈線性趨勢(shì)，其變化范圍在工作面前方53-45m內(nèi)，這段時(shí)間巷道的變形只要是圍巖體的軟化及隨時(shí)間發(fā)展的蠕變，受采動(dòng)影響較小。當(dāng)工作面推進(jìn)到距測(cè)點(diǎn)36m左右時(shí)，ΔH增長(zhǎng)的斜率開(kāi)始加大，其增加的趨勢(shì)是單調(diào)的，不像運(yùn)順的ΔH那樣具有階段性。

巷道兩幫移近量與頂?shù)装逡平坑^測(cè)同時(shí)進(jìn)行。距工作面36m時(shí)，兩幫移近量開(kāi)始迅速增加，直到31m左右減弱，正好與頂?shù)装逡平孔兓辔呛稀?/p>

巷道變形的規(guī)律，總體是頂?shù)状怪狈较蛭灰屏看笥趦蓭退椒较蛭灰屏俊Ｔ谟^測(cè)范圍內(nèi)，軌道巷內(nèi)的8＃測(cè)點(diǎn)，當(dāng)它由最初位于工作面切眼煤壁前方53m退至煤壁前方8.4m時(shí)，兩幫累計(jì)位移量92mm，頂?shù)孜灰屏繛?68mm。運(yùn)輸機(jī)巷的6＃測(cè)點(diǎn)，開(kāi)始位于煤壁前方26m處，工作面推至測(cè)點(diǎn)2.5米時(shí)，頂?shù)孜灰屏繛?63mm。這說(shuō)明運(yùn)輸機(jī)巷受采動(dòng)影響要大于回風(fēng)巷。

（2）巷道變形速度動(dòng)態(tài)分析

（a，b）分別是運(yùn)輸巷的頂?shù)装宓囊平俣扰c時(shí)間的變化關(guān)系，運(yùn)輸機(jī)巷的頂?shù)孜灰扑俣确逯党霈F(xiàn)在5月9日，這是由于靠工作面下端的老頂斷裂下沉出現(xiàn)在5月8日14：00時(shí)以后，它的下沉量部分累計(jì)到了5月9日。

（a，b）分別是軌道順槽的頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平俣扰c時(shí)間的變化關(guān)系，分析可知，在初放期間，軌道巷測(cè)點(diǎn)的頂?shù)孜灰扑俣?/p>

在5月8日出現(xiàn)一高峰，其后移近速度下降，這說(shuō)明5月8日14：00之前工作面靠軌道巷側(cè)老頂已經(jīng)初次斷裂下沉，它對(duì)巷道變形產(chǎn)生了明顯作用。

（3）巷道超前支護(hù)阻力分析 在初次放頂期間，對(duì)工作面軌道和運(yùn)輸機(jī)巷超前支護(hù)的單體壓力進(jìn)行了測(cè)定。

兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8米左右。測(cè)得單體壓力值，運(yùn)輸順槽為2～8MPa，軌道順槽為2～22MPa，分布非常不均勻，與單體的初撐力關(guān)系極大。

從單體壓力運(yùn)行曲線看，單體初撐之后都有一個(gè)壓力下降過(guò)程，初撐力大于10MPa以上時(shí)，這種情況更為明顯，4小時(shí)后壓力穩(wěn)定上升。這反映了煤層巷道支護(hù)的特性，單體支柱對(duì)煤層底板有一個(gè)壓縮變形作用過(guò)程。綜合來(lái)看，單體的初撐力保持在10MPa范圍是合適的。

四、結(jié)論

（1）運(yùn)輸順槽斷面縮小量具有階段性。測(cè)點(diǎn)距工作面43m時(shí)，巷道開(kāi)始收斂，距離28～23m時(shí)，頂?shù)装宓南鄬?duì)移近速度明顯加快；距工作面16～12m處巷道高度急劇降低，相對(duì)移近量168mm。該段巷道圍巖變形很大，巷道支架?chē)?yán)重扭曲、損壞；之后巷道高度的變化比較平緩，當(dāng)距工作面只有5m時(shí)，巷道高度的下降速度又有所增加，斷面很快變小。

（2）回風(fēng)順槽高度改變量也在工作面前方50m時(shí)就存在，但比較平緩，隨工作面推進(jìn)ΔH值呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，距工作面36m

時(shí)，ΔH的增長(zhǎng)速度加大，ΔH值不斷呈單調(diào)趨勢(shì)增加。

（3）兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8m左右。測(cè)得單體壓力值，運(yùn)輸順槽為2～8MPa，回風(fēng)順槽為2～22MPa，回采期間應(yīng)加強(qiáng)兩巷超前支護(hù)管理。

山西柳林王家焉煤礦有限公司

二0一0年六月十五日

4103綜采工作面回采巷道

礦壓分析說(shuō)明

山西柳林

王家焉煤礦有限公司

第五篇：煤礦綜采工作面頂板壓力在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

煤礦綜采工作面頂板壓力在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：在通常情況下，礦壓顯現(xiàn)會(huì)給井下采煤和掘進(jìn)工作帶來(lái)不同程度的危害。為了使礦壓顯現(xiàn)不影響正常的生產(chǎn)工作，必須采用各種技術(shù)措施加以控制，因此而進(jìn)行礦壓的監(jiān)測(cè)及管理就顯得具有重要意義。此外對(duì)礦壓的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理不僅在于消除和減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)井下工作的不良影響，而且可以利用礦壓為開(kāi)采服務(wù)。

關(guān)鍵詞：綜采工作面 礦壓 頂板壓力在線監(jiān)測(cè) 光纖光柵 1.緒論

煤炭是我國(guó)重要的戰(zhàn)略資源，研究煤與圍巖的壓力關(guān)系具有重要的實(shí)踐意義，不僅可以保證井下各項(xiàng)工作順利進(jìn)行，而且可以為井下頂板事故的發(fā)生進(jìn)行預(yù)警，具有十分重要的安全和經(jīng)濟(jì)效益。這篇文章主要是介紹中厚煤層綜采工作面上覆巖層移動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)，以及現(xiàn)階段該煤礦所采用的礦壓監(jiān)測(cè)方法和對(duì)未來(lái)礦壓監(jiān)測(cè)方法的建議。2.采煤工作面上覆巖層移動(dòng)規(guī)律

在煤巖體體內(nèi)形成回采工作空間（巷道）將引起圍巖破碎，其上方巖體的部分重量則由此空間內(nèi)的支護(hù)物來(lái)承擔(dān)，從而形成了對(duì)支架的壓力（有時(shí)是由于圍巖變形而形成對(duì)支架的壓力）。由于這些原因?qū)χЪ茉斐傻膲毫Γ煌趲r體內(nèi)的礦山壓力，可稱(chēng)它為圍巖壓力或頂板壓力。

煤層上方的巖層在開(kāi)采的影響下，一般在回采工作面前方30~40米處就開(kāi)始變形。其特點(diǎn)是水平移動(dòng)較為劇烈，但垂直移動(dòng)則甚微。回采工作面推過(guò)切眼4~8米后，垂直位移急劇增加，但各層位移不盡相同，其特點(diǎn)使越向上越緩慢。當(dāng)已斷裂的巖層重新受到已冒落矸石支撐時(shí)，變形曲線又趨于緩和，在此區(qū)域內(nèi)個(gè)巖層移動(dòng)速度的特點(diǎn)是鄰近煤層的巖層，其運(yùn)動(dòng)速度要緩于上覆巖層。

因此，根據(jù)上述特點(diǎn)，如下圖，可將裂縫帶巖層中相當(dāng)于A區(qū)的部分成為煤壁支撐影響區(qū)；而B(niǎo)區(qū)則稱(chēng)為離層區(qū)，C區(qū)則為重新壓實(shí)區(qū)。

ABCA-煤壁支撐區(qū) ；B-離層區(qū) ；C-重新壓實(shí)區(qū)Ⅰ-冒羅帶 ；Ⅱ-裂縫帶 ；Ⅲ-彎曲下沉帶

3.采煤工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 采煤工作面的礦壓特征主要為初次來(lái)壓和周期來(lái)壓。當(dāng)老頂達(dá)到極限跨距而且斷裂形成三鉸拱式的平衡，隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，可能形成不同數(shù)量巖塊的咬合平衡直至其咬合關(guān)系不能滿足平衡干系為止，此時(shí)老頂?shù)氖Х€(wěn)將對(duì)工作面帶來(lái)嚴(yán)重的礦山壓力顯現(xiàn)，這種礦山壓力顯現(xiàn)稱(chēng)為初次來(lái)壓。

初次來(lái)壓之后，回采工作面繼續(xù)推進(jìn)，上覆巖層形成的裂隙體梁將遵循著“穩(wěn)定—失穩(wěn)—再穩(wěn)定”這一規(guī)律形成有周期性的礦山壓力顯現(xiàn)，稱(chēng)之為周期來(lái)壓。在周期來(lái)壓期間，老頂?shù)淖饔昧κ雇ㄟ^(guò)直接頂作用到支架上。

因此，在支架上安裝礦山壓力計(jì)對(duì)于觀測(cè)和控制礦山壓力顯現(xiàn)具有著重要作用。4.礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及不足

回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)監(jiān)測(cè)所用的礦山壓力計(jì)，從早期的機(jī)械式圓圖儀，到本安型的電子壓力計(jì)，直至與計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。使得礦山壓力的監(jiān)測(cè)和控制得到了非常大的提升。下面將重點(diǎn)介紹一下礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成與運(yùn)行原理。

4.1礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

現(xiàn)今在市場(chǎng)上存在多種型號(hào)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但其組成原理基本相同。本文將以KJ385礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，介紹其系統(tǒng)構(gòu)成。KJ385礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖：

工業(yè)計(jì)算機(jī)KJ385-J礦用本安型信息傳輸接口KDW28-18礦用隔爆兼本安不間斷電源KJ385-F1礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)主站KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站（1）KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站（2）KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站（3）KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站（4）KJ385-G礦用本安型壓力傳感器

由圖可見(jiàn)，其整體網(wǎng)絡(luò)布置為總線式和星形布置相結(jié)合，一臺(tái)KJ385-F1礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)主站可連接4臺(tái)KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站，每臺(tái)KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站最多可連接16臺(tái)KJ385-G礦用本安型壓力傳感器。主站與分站，分站與傳感器之間通過(guò)電話線傳輸信號(hào)，主站與傳輸接口之間可用光纖和電話線傳輸。整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)綜采工作面液壓支架的初撐力和工作阻力進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)處理軟件對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記、整理、分析。

通過(guò)軟件記錄分析后得出各個(gè)支架前柱、后柱、前探梁實(shí)時(shí)受力分析，如下圖表：

根據(jù)以上圖表，可以查看每個(gè)支架的前后柱的當(dāng)前和歷史受力情況，以及初撐力的大小；同時(shí)還可以根據(jù)圖表中的內(nèi)容進(jìn)行分析和整理，得出工作面整體的礦山壓力分布情況、當(dāng)班移駕次數(shù)以及初次來(lái)壓步距和周期來(lái)壓步距等相關(guān)內(nèi)容。

可見(jiàn)，礦壓的實(shí)時(shí)觀測(cè)對(duì)綜采工作面的采煤工藝有著監(jiān)督和指導(dǎo)性作用，不僅對(duì)工作面壓力的實(shí)時(shí)分布起到了連續(xù)監(jiān)測(cè)，起到了及時(shí)預(yù)警的作用；同時(shí)還可通過(guò)分析和整理出來(lái)的數(shù)據(jù)更好地指導(dǎo)采煤工藝和流程。

4.2礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足和整改方案 4.2.1礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足

礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然可以連續(xù)地獲得綜采工作面的礦山壓力分布情況，但是此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)多為總線式布置，導(dǎo)致所需傳輸線路過(guò)多。一個(gè)長(zhǎng)壁傾斜綜采工作面長(zhǎng)度如果按150米計(jì)算，按照KJ385系統(tǒng)的要求，則需要KJ385-G礦用本安型壓力傳感器100臺(tái)，KJ385-F2礦用本安型壓力監(jiān)測(cè)分站若干臺(tái)，它們之間所需的信號(hào)電纜過(guò)于繁復(fù)。相對(duì)于綜采工作面復(fù)雜的地質(zhì)條件而言，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和管理將耗費(fèi)大量的人力和物力，這將是極不經(jīng)濟(jì)的行為。

4.2.2礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整改方案 方案一：

鑒于整個(gè)工作面全部支架安裝實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可操作性低，可以根據(jù)現(xiàn)行條件將現(xiàn)用的本安型電子壓力計(jì)與實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合。在工作面的每條觀測(cè)線上的支架安裝實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以供提供綜采工作面的礦山壓力分布變化情況；在其余支架上安裝本安型的電子壓力計(jì)，以便當(dāng)班工作人員及時(shí)觀測(cè)支架工況和工作面壓力情況。方案二：

改進(jìn)現(xiàn)有的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使其網(wǎng)絡(luò)在傳輸分站以下部分采用無(wú)線通訊方式。只需要在工作面頭尾順槽布置少量的進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)分站，再采用安全的信號(hào)波段進(jìn)行傳輸，即可滿足整個(gè)綜采工作面每個(gè)支架上安裝的礦山壓力傳感器的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。5.礦山壓力實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著近年來(lái)光柵技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，光纖傳感技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展成為一種新興的光學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦山安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中。光柵技術(shù)是利用外界因素使光在光纖中傳播時(shí)光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)以及波長(zhǎng)等特征參量發(fā)生變化，從而對(duì)外界因素進(jìn)行檢測(cè)和信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)。

它與傳統(tǒng)傳感器相比有著體積小、靈敏度高、耐高溫、耐腐蝕、抗電磁干擾、可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境下工作安全可靠。而且相對(duì)于電子壓力傳感器，光纖傳感器的成本較低，適合組建礦山壓力監(jiān)測(cè)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)和收集整個(gè)盤(pán)區(qū)和井田的地應(yīng)力的變化，及時(shí)作出分析，更好地為礦井的安全生產(chǎn)提供理論支持。

6、結(jié)論

礦山壓力的存在是煤炭開(kāi)采工作中面臨的重要問(wèn)題，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用多種礦壓監(jiān)測(cè)方法是收集、分析礦壓數(shù)據(jù)的有效手段。礦壓實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電子壓力計(jì)相比，做到了對(duì)工作面礦壓的不間斷監(jiān)測(cè)，更好地為煤礦生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的監(jiān)測(cè)手段。但是，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展和成熟，光柵監(jiān)測(cè)技術(shù)在不久的將來(lái)將會(huì)更多地應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

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