礦山壓力監(jiān)測(cè)在綜采工作面中的作用

高文哲

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

近年來(lái)，隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化事業(yè)的加快進(jìn)行，各個(gè)行業(yè)，也都加快了發(fā)展的速度，對(duì)煤炭等相關(guān)的礦產(chǎn)資源需求量越來(lái)越多，對(duì)于中小型煤礦來(lái)說(shuō)，綜采工作面可以進(jìn)一步更好的進(jìn)行礦產(chǎn)開(kāi)采工作，在開(kāi)采過(guò)程中，因?yàn)楦咝б妗踩禂?shù)高等優(yōu)點(diǎn)，深受中小型礦產(chǎn)企業(yè)的喜愛(ài)[1]。研究礦產(chǎn)綜采工作面的前提是研究綜采工作面的礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以進(jìn)一步來(lái)確定綜采工作面周期來(lái)壓的規(guī)律[2]。

1 礦山壓力監(jiān)測(cè)以及綜采工作面概述

周期來(lái)壓是指礦井工作過(guò)程中直接頂初次垮落之后，隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，在實(shí)際中工作面上方的老頂層巖石呈現(xiàn)懸露狀態(tài)，此時(shí)上覆巖層的重量由老頂?shù)膽冶谥苯觽鬟f給煤壁，此時(shí)上覆巖層已經(jīng)折斷的老頂重量將會(huì)直接壓在已經(jīng)垮落的矸石上，因此整個(gè)采煤工作面基本上處于老頂懸梁的保護(hù)之下[3]。隨著開(kāi)采工作的進(jìn)一步進(jìn)行，不斷進(jìn)行的煤礦開(kāi)采使得綜采工作面老頂懸露的跨度達(dá)到了一定的狀態(tài)，在頂板自身承擔(dān)的重量以及礦產(chǎn)開(kāi)采推動(dòng)下，開(kāi)采壁面的重量將會(huì)發(fā)生一定程度的折斷和垮落，隨著工作面的不斷深度開(kāi)發(fā)，同樣的滑落現(xiàn)象會(huì)定期以同樣的方式出現(xiàn)，這種有規(guī)律、周期性的折斷和垮落現(xiàn)象稱(chēng)為老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。

礦山綜采工作面壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由安裝在工作面的壓力表和壓力表數(shù)據(jù)采集器以及其它礦山壓力監(jiān)測(cè)軟件而構(gòu)成，在實(shí)際的開(kāi)采中可以及時(shí)記錄工具壓力表能夠記錄工作面每5min的來(lái)壓情況，工作人員要進(jìn)行科學(xué)的觀察記錄，通過(guò)數(shù)據(jù)采集將綜采工作面壓力表里的數(shù)據(jù)采集出來(lái)帶到地面，進(jìn)一步通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，將采集器中的數(shù)據(jù)傳到礦山的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山開(kāi)采工作的周期來(lái)壓監(jiān)測(cè)和控制，比較直觀地掌握礦山的開(kāi)采狀況，掌握工作面的來(lái)壓情況，通過(guò)進(jìn)一步的分析進(jìn)而得出礦山周期來(lái)壓的規(guī)律，為礦山綜采工作面的開(kāi)采提供實(shí)質(zhì)性的幫助[4]。

2 鶴壁八礦3004綜采工作面情況

鶴壁八礦3004工作面在相關(guān)的研究中非常具有代表性，位于三水平中央采區(qū)工作面，煤層為二疊系山西組二煤層，煤層底板高為457m～535m，地面標(biāo)高為136m，埋深為539m～671m，煤層的上下部分分別是3002北采空區(qū)和3006工作面，左邊未開(kāi)采的是3003工作面，北邊是未開(kāi)采的3203工作面。整個(gè)綜采工作面的走向長(zhǎng)為200m，傾斜平均長(zhǎng)是125m，煤層傾斜角度為28度。煤層偽頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.3m，結(jié)構(gòu)分布是以層狀為主，實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中容易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，局部為石英沙巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，直接頂為泥巖，厚度為3.0m，顏色呈深灰色、性脆，密度較高，含植物化石碎片，表面光滑。綜采工作面的老頂是中粒砂巖，厚度為2.5m，呈深灰色狀，顆粒大小為中粒，以石英為主，含有部分炭質(zhì)及白云母碎片，碎片表面呈現(xiàn)波狀紋理。綜采工作面的老底多為細(xì)粒砂巖，顏色呈深灰色，顆粒較小，成分以石英為主，厚度為5.3m，其余分布以石英為主，內(nèi)含有部分白云母碎片和泥質(zhì)條帶。整個(gè)綜采工作面老頂較為堅(jiān)固，因此能夠維持相當(dāng)程度的懸露面積，但是一旦出現(xiàn)塌落，則受損面積過(guò)大，會(huì)形成一定程度的沖擊波，具有非常強(qiáng)大的摧毀力，因此加大了工作面的應(yīng)力。

3 礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3004豐臺(tái)工作面的切眼長(zhǎng)度為125m，選擇了ZF2800-16/24型液壓輕放支架支護(hù)，在實(shí)際的安裝過(guò)程中共安裝了一百架綜采支架，根據(jù)綜采工作面以及礦山壓力表的特性，一共安裝了十個(gè)壓力表，編號(hào)分別為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，在礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中，將壓力表的采集時(shí)間設(shè)定為每5min記錄一次來(lái)壓，監(jiān)測(cè)操作人員要平均每3d～5d到工作面用采集器收集一次數(shù)據(jù)，并且要及時(shí)上傳到電腦中的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件中去，以此來(lái)保證相應(yīng)的技術(shù)人員可以直觀地分析及掌握工作面的耐壓情況，進(jìn)而通過(guò)對(duì)支柱阻力曲線(xiàn)的分析，及時(shí)地預(yù)測(cè)工作面周期來(lái)壓的規(guī)律，為整個(gè)礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

4 礦山壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

我們?cè)诜治鲞^(guò)程中選擇了綜采工作面四次的來(lái)壓周期，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，我們可以得出，在每一次工作面頂板周期來(lái)壓之前，工作面支架都會(huì)受到明顯的壓力，呈增加趨勢(shì)，隨后支架所受到的壓力開(kāi)始逐漸穩(wěn)定。這主要是因?yàn)楣ぷ髅嬷Ъ芘c頂板接觸造成的，由于工作面支架后方懸空面積較大，因此當(dāng)懸露到達(dá)一定的程度以后，頂板自然而然會(huì)發(fā)生大面積的垮落，由于面積大，其產(chǎn)生的沖擊力越大，支架就越會(huì)在短時(shí)間內(nèi)受到越大的應(yīng)力，因此支架的承受壓力就會(huì)上升。

5 工作面周期來(lái)壓期間安全技術(shù)措施

①在實(shí)際工作過(guò)程中，根據(jù)礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直觀地掌握工作面周期來(lái)壓規(guī)律，領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員要統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)，統(tǒng)一指揮，加快工作面的推進(jìn)速度。②周期來(lái)壓期間要根據(jù)工作需要適當(dāng)?shù)奶岣吖ぷ髅嬷Ъ苤螐?qiáng)度，保證追加初撐率不小于24MPa，綜采工作面的支架合格率要高于80%。③在實(shí)際工作進(jìn)行中，要不斷提高綜采工作面支架的穩(wěn)定性，嚴(yán)禁出現(xiàn)支架高低差超限，高差應(yīng)不大于支架側(cè)護(hù)板的2/3，要盡量防止并杜絕倒架、咬架、爬架等現(xiàn)象的出現(xiàn)。④在綜采工作面周期來(lái)壓期間，工作面應(yīng)當(dāng)盡量采直、采齊，以減少對(duì)于礦壁的壓力，為了進(jìn)一步保證安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)及時(shí)補(bǔ)壓減少煤墻片幫現(xiàn)象的發(fā)生。⑤綜采工作面現(xiàn)場(chǎng)的工作人員要確保擁有非常豐厚的經(jīng)驗(yàn)，時(shí)刻觀察頂板情況，如果發(fā)生異常現(xiàn)象要及時(shí)報(bào)告給有關(guān)部門(mén)。

6 結(jié)語(yǔ)

礦山生產(chǎn)過(guò)程中，綜采工作面的周期來(lái)壓有一定的規(guī)律可循，當(dāng)前礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及技術(shù)不斷發(fā)展，可以通過(guò)數(shù)據(jù)的采集和分析及時(shí)觀察工作面的壓力情況，很大程度地規(guī)避和控制了風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，在發(fā)現(xiàn)異常情況的前提下可以及時(shí)采取安全措施進(jìn)行補(bǔ)救，盡量減少工作面來(lái)壓期間所帶來(lái)的危害，可以更好地進(jìn)行礦產(chǎn)生產(chǎn)工作。

[1]張亞楠．礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在綜采工作面中的研究應(yīng)用[J]．西部探礦工程,2014,26(03)：101-102．

[2]李靖．礦山壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程同步傳輸方法研究[A]．．綜采放頂煤技術(shù)理論與實(shí)踐的創(chuàng)新發(fā)展——綜放開(kāi)采30周年科技論文集[C]．：,2012：5．

[3]戴明利,吳志剛,左敏．礦山壓力在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．金屬礦山,2010(06)：123-125．

[4]薛光輝,陳潔,桑永剛,吳淼．一種礦山壓力監(jiān)測(cè)方法的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．煤礦安全,2007(06)：8-10．