工作面矿压观测方案设计

资源信息与工程

Ｖｏｌ．３３№４Ａｕｇｕｓｔ２０１８

工作面矿压观测方案设计

陈景江，舒　彬

（重庆迪苒矿山工程设计有限公司，重庆４０００００）

摘　要：本文从工作面顶板管理的发展现状出发，通过现场实测法对工作面进行矿压监测，掌握开采过程中工作面支架载荷、工作面顶底板移近量及工作面顶板周期来压步距。为同等条件下的回采工作面加强顶板控制和安全生产管理提供科学依据，为以后的现场管理提供准确的资料，使煤矿真正从根源上解决生产中的一些实际问题，实现安全高效生产。

关键词：周期来压；顶板管理；矿压观测中图分类号：ＴＤ３２６

文献标识码：Ａ

文章编号：２０９６－２３３９（２０１８）０４－００９７－０２

　　工作面矿压观测是直接对回采工作面在正常回采推进时矿压显现进行观测和记录，同时利用各种仪器仪表观测工作面围岩变形、位移、顶底板破坏等。然后通过对观测的数据进行分析研究，得出对采场矿压显现规律以及采场周围支承压力的分布变化状况，为煤矿进行支护设计、支柱选型提供参数，为回采工作面加强顶板控制和安全生产管理提供可靠的依据。

替）、支柱下缩量、支柱钻底量等。

支柱初撑力是单体液压支柱工作面支护质量监测的７０％～８０％。

最主要指标，一般情况下不应小于支柱额定初撑力的

支柱下缩量与支柱末阻力的比值称为支柱刚度，它

是监测支柱本身质量的一个指标，也能作为判断支柱是否失效的指标。如果支柱降阻而支柱又下缩，说明该支柱失效。

支柱钻底量是反映支护系统刚度的指标。一般情况下，如果支柱钻底量超过１００ｍｍ，就要采取穿鞋等措施。

支柱初撑力可以用支柱载荷测力计在液压支柱的三通阀处直接测得，再根据相关转换公式得所测初撑力；支柱下缩量和支柱钻底量可用测尺＂标点法＂观测。

（２）顶板状态参数。顶板状态参数包括顶底板移近

１　工作面矿压观测研究的目的

工作面现场矿压观测的主要目的是为了掌握工作面上履岩层运动规律，围岩与支架（支柱）的相互作用关系，来预测预报顶板来压及确定采动影响范围及支承压力分布规律，为工作面支架（支柱）选择和合理支护参数的确定提供可靠的依据。矿压观测手段应包括除了人的经验观测外，主要利用先进的观测仪器、仪表进行现场观测。通过观测记录矿压显现，了解矿山压力现象的规律。测试矿压的仪器主要包括监测位移、变形和监测压力等设备。观测参数是在采场正常推进情况下获得的，可作为分析研究矿压的基础。

量，顶底移近速度，以及端面冒高等。为保持顶板处于良好状态，顶底板移近量在采场控顶距范围内每米采高不宜超过１００ｍｍ，一般情况下不应出现顶板台阶下沉，端面冒高应不超过２００ｍｍ。如果顶板状态参数超过上述数据，应提高支柱的初撑力或增大支柱密度。

（３）顶板动态规律。顶板动态主要指老顶来压和顶

２　监测方法及测试仪器

现场监测是通过测试仪器仪表对回采工作面进行三量观测；同时对采面支柱的使用和运行情况进行现场记录。通过一定时间的现场跟班监测从而掌握回采工作面的支护效果、矿压显现变化规律、支柱载荷及顶板来压规律。

主要测试仪器：测杆、测尺、数字压力计、顶板动态仪。

板的断裂情况，其主要指标为顶板下沉量，可以用测杆观测。老顶在初次来压和周期来压时，对工作面有明显影响，如直接顶板急剧下沉，支架载荷急剧增高，液压支架（柱）安全阀频繁卸载，以至于支架折损，工作面冒顶或顶板沿煤壁切落。因此，对于工作面的支护，老顶来压是应特别注意的问题。老顶的初次来压是指工作面直接顶垮落后，老顶的第一次断裂并发生回转，从而导致工作面顶板急剧下沉，工作面顶板普遍出现来压现象。

根据多年来支护质量与顶板动态监测实践表明，可以用末前排支柱平均工作阻力的变化情况预报老顶来压，其判断指标值可用下式求得：

Ｐｌｙ＝Ｐｍ＋Ｋσ

３　监测内容及指标

单体支柱工作面日常监测的内容有：支护参数、顶板状态参数和顶板动态变化规律。

（１）支护参数。属于工作空间基本支护的参数有：

支柱初撑力、支柱末阻力（一般用末排支柱工作阻力代

作者简介：陈景江（１９８１－），男，重庆涪陵区人，本科，工程师，研究方向：煤矿、非金属矿开采技术。

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第３３卷第４期２０１８年８月

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式中Ｐｌｙ为来压判断指标；Ｐｍ为末前排支柱平均工作阻力，ｋＮ；σ为均方差，ｋＮ；Ｋ为方差系数，取０．８～１．０。

在观测期间当来压判断指标Ｐｌｙ出现周期性的较大波动时，可判断并根据相关数据得出周期来压时间及周期来压步距。

仪器及时安装在顶底板基点上。仪器安装时，先将接长杆的测杆或动态仪底部尖端对准底板基点，然后手握活杆压缩弹簧，竖直并缓慢松开活杆，将仪器安装在顶底板基点之间。

支柱载荷观测时，应将观测仪器（数字压力计或者支柱载荷测力计等）直接设在外注式液压支柱的三通阀处，安设完毕后，立即读取初读数，此后，与顶底板移近量的观测同时进行。采煤工作面回柱放顶时，将仪器收回，重新安设后可继续使用，也可以采用即插即测的方法，按一定时间对测站的各排支柱载荷进行测读。

４　测区布置、测点及仪器设置安装

根据实际需要，在回采工作面布置工作面支柱载荷测区：在工作面两端头处和采面中部共设３个测区，中部测站受两端煤柱及开采情况影响较小，其矿压显现具有代表性，故为重点测区。上下两测区距区段平巷护巷煤柱的距离在１０ｍ左右。如图１所示。

m10 󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱵒m 03.E6󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱵓m 03m󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱱢󱵔10 D󱷛󱵒󱱃󱵓󱱃󱵔(;)C

图１　测站布置图

顶底板移近量和顶底移近速度使用的仪器有测杆、顶板动态仪等观测。测量时，必须在顶板和底板中设置牢固的基点，这是顶底板移近量和顶底移近速度观测的关键。

基点的安设方法是：先在顶板和底板打眼设置基点，顶底板上每一对基点的连线应与顶底板垂直，在孔眼内楔入事先准备好的木桩，外露端钉入一个铁钉，钉帽即作为观测基点。基点最好设置在煤壁处，且位于两架之间的缝隙。基点应设置在顶底板较为完整、稳定的位置，若遇顶底板破碎时，应先处理掉浮矸，再打孔，并适当增加孔深和木桩的长度。

在观测期间，当顶底板移近量基点被破坏、丢失或被支柱遮盖时，必须及时补设。基点安设完毕后，应将观测

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观测顶底板移近量时，要同时观测和记录活柱下缩量、支柱插入底板量和支柱载荷，测量结果一并计入表１中。

表１　三量观察记录表

工作面：　　　月　　　日　　班　　　　观测人：

测点顶底板压入底板量

活柱下缩量

支柱载荷备编号移近量／ｍｍ

１

２

／ｍｍ３

４１

２

／ｍｍ３

４１

２

／ｋＮ３

４

注

ⅠⅡⅢ

矿井根据以上表格所测数据和采面推进的关系，可以得出采面顶板岩层的运动规律，从而寻找采面顶板周期来压步距和来压动载系数，为相应的采面设计提供科学依据，对加强采面顶板管理和防治大面积顶板事故的工作有现场指导意义。

５　结语

矿压观测在煤矿生产中具有十分重要的作用，对采面进行矿压观测，根据顶板岩层性质、顶板压力、顶底板移近量、下沉速度及周期来压等数据，为同等条件下的回采工作面加强顶板控制和安全生产管理提供科学依据，进而推进生产管理技术和安全管理的全面改进，实现煤矿的安全高效生产。