礦壓監(jiān)測系統(tǒng)搭建方式及技術(shù)淺析

顏成龍

（青島本末巖控技術(shù)有限公司，山東 青島 266000）

在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，對于煤炭能資源的需求量也在不斷增加，給煤礦企業(yè)帶來加大的壓力。在煤礦生產(chǎn)中，巷道開掘是比較重要的工程，而且通常由于巷道所在地區(qū)地質(zhì)條件較為復(fù)雜以及煤炭開采的特點(diǎn)而具有較高的危險性。這就需要在巷道掘進(jìn)過程中通過科學(xué)的支護(hù)措施來確保開采空間圍巖的穩(wěn)定性以及掘進(jìn)作業(yè)的安全性。此外，在巷道支護(hù)以及掘進(jìn)作業(yè)中還需要按照規(guī)定的流程進(jìn)行礦壓監(jiān)測，分析和總結(jié)礦壓規(guī)律來對空頂作業(yè)進(jìn)行避免來降低巷道掘進(jìn)中的事故概率。

一、壓力監(jiān)測的主要內(nèi)容和功能

（一）回采工作面液壓支架初始支護(hù)力及工作阻力監(jiān)測

液壓支架的初始支承對拉深面直接頂?shù)姆€(wěn)定性和破壞程度，以及初始壓力和周期壓力有很大的影響。一旦初始支護(hù)長時間低于要求值，容易出現(xiàn)壓力或頂板現(xiàn)象，帶來安全隱患。液壓支架的初始支承力一般要求不小于額定工作阻力的80%。

（二）巷道相對位移及工作面頂板動態(tài)監(jiān)測

采用數(shù)字收斂儀或地表位移觀測點(diǎn)對兩組巷道變形進(jìn)行監(jiān)測，采用頂板分離儀對采空期頂板不同基準(zhǔn)點(diǎn)巖層位移進(jìn)行監(jiān)測。通過監(jiān)測和分析的兩個幫派和頂部，可以確定巷道嚴(yán)重變形區(qū)域，掌握頂板運(yùn)動規(guī)律，確定巷道的破壞范圍，從而認(rèn)識到巷道的穩(wěn)定性，分析巷道的支持的合理性，及時預(yù)警和治療可能的頂板事故。

（三）采空區(qū)超前支護(hù)壓力監(jiān)測

采用鉆孔應(yīng)力儀，可在距巷道煤壁20m處，沿采煤斜向布置不同深度的不同孔內(nèi)安裝鉆孔應(yīng)力儀，對回采工作面前方支護(hù)壓力進(jìn)行監(jiān)測。同時對單體柱的壓力變化進(jìn)行了監(jiān)測。通過對兩者監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以確定工作面正支護(hù)壓力、采掘影響下工作面前方高應(yīng)力集中區(qū)、巷道頂板圍巖應(yīng)力集中系數(shù)的影響范圍。在此基礎(chǔ)上，確定了工作面巷道超前支護(hù)距離和支護(hù)方式，并對沖擊壓力和頂板落差范圍提前采取相應(yīng)措施。

（四）礦山壓力可視化分析與評價

依據(jù)前期已經(jīng)完成礦壓理論研究，結(jié)合目標(biāo)煤礦工作面或巷道的地質(zhì)情況、開采方式等，在相關(guān)監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對煤礦工作面及巷道礦壓規(guī)律進(jìn)行分析，最終給出目標(biāo)工作面或巷道的礦壓規(guī)律分析與評價，并應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行可視化展示。

二、礦壓監(jiān)測系統(tǒng)搭建方式

礦壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、質(zhì)量優(yōu)良的要求，設(shè)計應(yīng)遵循以人為本、先進(jìn)性、可靠性和穩(wěn)定性、規(guī)范性和結(jié)構(gòu)化、可擴(kuò)充性、易維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和便利性等原則。礦壓監(jiān)測系統(tǒng)主要由綜采工作面工作阻力在線監(jiān)測子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)、錨網(wǎng)巷道錨桿/錨索支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、礦山壓力數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)4個子系統(tǒng)組成。

（一）綜采工作面工作阻力在線監(jiān)測子系統(tǒng)

工作面設(shè)計若干架綜采支架安裝1臺壓力監(jiān)測分站，每臺壓力分站監(jiān)測1組支架的3個測點(diǎn)，取10架綜采支架安裝1臺壓力監(jiān)測分站來進(jìn)行示意說明）。壓力分站采用一體化設(shè)計，集監(jiān)測、顯示、報警、總線接口、傳感器于一體。壓力分站由16位單片計算機(jī)控制，具有數(shù)據(jù)分析功能，自動顯示初撐力、當(dāng)前工作阻力、最大工作阻力。當(dāng)壓力值超過報警設(shè)定值時聲、光報警。

（二）巷道頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)

巷道頂板離層監(jiān)測的主要設(shè)備為巖層移動傳感器，每個離層傳感器配置了2個基點(diǎn)（深基點(diǎn)A、淺基點(diǎn)B），基點(diǎn)的安裝深度根據(jù)頂板地質(zhì)條件和選擇的支護(hù)方式確定。傳感器采用組合式設(shè)計，方便用戶的安裝和回收復(fù)用。傳感器具有數(shù)字顯示、報警、參數(shù)設(shè)置、485通訊功能。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，結(jié)合煤礦的具體頂板地質(zhì)條件，建議每隔50-100m安裝一組測點(diǎn)（傳感器），可分段布置。每組測點(diǎn)有2個位移基點(diǎn)。

（三）錨索支護(hù)／錨網(wǎng)巷道錨桿應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)

可以選擇在工作面巷道及掘進(jìn)巷道的部分?jǐn)嗝姘惭b布置測點(diǎn)進(jìn)行錨索／錨桿應(yīng)力監(jiān)測，測點(diǎn)可與頂板離層測點(diǎn)相鄰安裝，按100m一組測點(diǎn)布置。一條巷道可布置一臺或多臺分站。每臺分站連接一定數(shù)量的離層傳感器、孔應(yīng)力傳感器、錨桿傳感器。

（四）數(shù)據(jù)采集與分析

礦壓現(xiàn)場觀測主要是對工作面超前巷道破壞、頂板維護(hù)狀況、活柱下沉量、頂?shù)装逡平俊蓭臀灰屏恳约懊簬推瑤偷鹊V壓現(xiàn)象進(jìn)行記錄，且對工作面推進(jìn)度、工作面地質(zhì)變化情況進(jìn)行記錄和整理。

采用礦壓監(jiān)測系統(tǒng)對支架的工作狀態(tài)、液壓支架工作阻力進(jìn)行獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)科學(xué)的整理、有效全面的分析。

結(jié)束語：

綜上所述，礦壓監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果對于煤礦頂板管理工作質(zhì)量具有直接關(guān)聯(lián)性，基于布設(shè)一定數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)，利用科學(xué)有效的檢測方法采集各種監(jiān)測項(xiàng)目數(shù)據(jù)，然后基于數(shù)據(jù)分析，對于一些可能發(fā)生問題的位置，制定相應(yīng)的預(yù)防措施，而已出現(xiàn)問題的區(qū)域，及時采取有效方法實(shí)施處理，進(jìn)而提升生產(chǎn)安全性以及提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。