煤礦綜采工作面礦壓監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

王 威

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦，陜西 延安 727307）

通常煤礦礦壓監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括如下幾個(gè)方面：第一，采煤工作面監(jiān)測(cè)；第二，巷道墻壁監(jiān)測(cè)；第三，頂板實(shí)際壓力監(jiān)測(cè)；第四，綜合作業(yè)檢測(cè)等，前三種主要對(duì)錨桿以及錨索所承擔(dān)的壓力進(jìn)行測(cè)試，這樣能夠?qū)ο锏缼r壁以及采空面位置的頂板進(jìn)行分析。第四類(lèi)型，主要是對(duì)工作面礦壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)采集綜采支架以及初支撐力，這樣充分結(jié)合各個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以識(shí)別相應(yīng)的工序，從而能夠有效地降低安全隱患。

1 礦壓檢測(cè)的目的

1.1 減少開(kāi)采難度

為了更好地提高開(kāi)采效率，工程人員對(duì)礦壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣能夠有效地優(yōu)化開(kāi)采難度，同時(shí)也可以有效地降低工位的步距。由于煤礦開(kāi)采是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，通常開(kāi)采工程人員往往下降到地面下幾十米甚至上百米的位置開(kāi)展作業(yè)，由于工況條件復(fù)雜，因此將可能出現(xiàn)各種意外的問(wèn)題，從而阻礙開(kāi)采進(jìn)度。當(dāng)前大部分煤礦企業(yè)都會(huì)對(duì)礦山壓力進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠?qū)ν话l(fā)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)[1]。

1.2 增強(qiáng)開(kāi)采安全性

由于煤礦開(kāi)采具有危險(xiǎn)性，假如在開(kāi)采的過(guò)程中不能充分利用礦山數(shù)據(jù)，那么將給開(kāi)采埋下安全隱患。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)于綜采工作面以及巷道壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)之后，能夠有效對(duì)采空區(qū)頂板的情況進(jìn)行分析，從而能幫助開(kāi)采工作人員掌握礦上的活動(dòng)規(guī)律，這樣能發(fā)現(xiàn)在礦山中存在薄弱的環(huán)節(jié)，有效地降低對(duì)巷道煤柱的損壞，大大提高礦山開(kāi)采的效率。

1.3 為開(kāi)采設(shè)備支護(hù)提供保障

由于在開(kāi)采的過(guò)程中，往往需要對(duì)巷道以及對(duì)應(yīng)的工作面進(jìn)行支護(hù)，與此同時(shí)為了有效地提高機(jī)械開(kāi)采的穩(wěn)定性，也需要一個(gè)穩(wěn)定的支護(hù)。由于機(jī)器在工作的過(guò)程中發(fā)出較大力，在工人操作時(shí)有可能將半懸空的墻壁巖石撞下來(lái)，從而導(dǎo)致引發(fā)一定的安全隱患。為了更好地優(yōu)化礦山機(jī)械的工作效率，必須對(duì)綜合工作面礦壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而便于操作機(jī)器的工作人員控制機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，與此同時(shí)可以更好地避免發(fā)生共振現(xiàn)象[2]。

2 綜采工作面礦壓監(jiān)測(cè)區(qū)域布置

一般而言，需要在護(hù)巷煤柱通風(fēng)口位置設(shè)置一定空間，這樣可以設(shè)置1個(gè)壓力檢測(cè)儀器，就可以對(duì)巷道頂層以及相應(yīng)的煤壁承載壓力進(jìn)行有效地檢測(cè)，與此同時(shí)設(shè)置的監(jiān)測(cè)儀器還可以起到如下功能：第一，檢測(cè)；第二，預(yù)測(cè)；第三，報(bào)警等。假如壓力峰值達(dá)到設(shè)定的數(shù)值時(shí)，數(shù)據(jù)連接端能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場(chǎng)管理人員，同時(shí)發(fā)出報(bào)警，這樣可以提醒工作人員及時(shí)離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域。鑒于檢測(cè)系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此煤礦企業(yè)需要設(shè)置整套的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)而可以分級(jí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的日常工作情況。同時(shí)需要在監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上面設(shè)置合適數(shù)量的傳感器，這樣能夠增加前面的采集回采壓力信息，進(jìn)而能夠更好地幫助相關(guān)管理單位提供有力的數(shù)據(jù)分析。此外，礦山企業(yè)必須注重對(duì)監(jiān)控設(shè)備的維護(hù)以及保養(yǎng)，假如不能對(duì)傳感器進(jìn)行較好地維護(hù)，往往導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定的偏差，同時(shí)也導(dǎo)致傳感器性能下降。維修部門(mén)可以以月為單位對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維護(hù)以及更換，從而可以防止出現(xiàn)不必要的安全問(wèn)題[3]。

3 現(xiàn)場(chǎng)礦壓數(shù)據(jù)研究方法

3.1 監(jiān)測(cè)范圍

假如要想得到有效的礦壓數(shù)據(jù)，那么需要工程技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化處理，因此依據(jù)數(shù)據(jù)可以對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行更好地分析。具體操作如下：第一，必須采用不同的礦壓對(duì)巷道、頂板以及巷道維護(hù)次數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣在不同的礦壓下可以發(fā)現(xiàn)巷道、頂板所能夠承擔(dān)的礦壓。第二，工程技術(shù)人員為了能夠合理優(yōu)化數(shù)據(jù)，通常需要對(duì)煤柱下縮量、頂板移動(dòng)量、煤壁片量等進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)工程技術(shù)人員對(duì)礦壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，往往不太重視原有數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致得到的礦壓檢測(cè)報(bào)告缺乏邏輯性，同時(shí)出現(xiàn)多份數(shù)據(jù)不能進(jìn)行有效地比較，失去縱向比較的價(jià)值。第三，工程技術(shù)人員對(duì)礦壓數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)后，往往同時(shí)需要記錄工作面的現(xiàn)狀、地質(zhì)以及巖石的變化情況，同時(shí)能夠更好地對(duì)下一次的礦壓做好鋪墊。

3.2 綜采工作面礦壓監(jiān)測(cè)工作與信息技術(shù)相融合

煤礦礦壓主要是指煤巖體儲(chǔ)存能量以及釋放能量的形式，同時(shí)該過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的。通常情況下，采煤廠壓力檢測(cè)時(shí)包括如下幾個(gè)方面：第一，采煤工作面；第二，綜采支架壓力；第三，頂板壓力；第四，巷道工作面等。由于在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，各個(gè)參數(shù)往往隨著礦壓的變化出現(xiàn)細(xì)微的變換，因此礦山工程技術(shù)人員在測(cè)量的過(guò)程中引入信息技術(shù)，比如在檢測(cè)煤巖能量時(shí)，選用電磁輻射脈沖設(shè)備發(fā)出脈沖波，同時(shí)可以將能量參數(shù)傳遞給電腦，從而經(jīng)過(guò)軟件分析可以得到相應(yīng)的能量曲線圖。在對(duì)曲線圖進(jìn)行分析，從而可以得到礦壓是否具有穩(wěn)定性。再如在分析礦壓時(shí)，可以采用系統(tǒng)化的檢測(cè)設(shè)備，這樣能夠有效地分析礦壓變化情況，諸如KBJ70綜采壓力采集分析數(shù)值一體化系統(tǒng)，以及KJ30光纖工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)兩者都具有如下幾個(gè)方面組成單元：第一，監(jiān)控主機(jī)；第二，智能化監(jiān)視系統(tǒng)；第三，信息傳輸機(jī)；第四，監(jiān)控矩陣；第五，傳輸線路；第六，井下攝像機(jī)等等。由于在KBJ70 中選用光纖通信技術(shù)，其能夠有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸约翱煽啃浴Ｓ捎诎研畔⒓夹g(shù)融合到礦上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，這樣便于工作人員更好地對(duì)礦井的內(nèi)部信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通常需要從信息勘探到實(shí)施監(jiān)控，這樣便于工程技術(shù)人員觀察數(shù)據(jù)，不僅可以有效地降低勘探難度，而且便于工作人員更好地實(shí)施勘探。與此同時(shí)，將勘探數(shù)據(jù)融入云端，這樣便于勘探人員更好地了解礦山的變化情況，細(xì)化各種問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)存在的問(wèn)題，提出有效地解決方案。此工作都是在大數(shù)據(jù)的參與下完成，并且不需要任何技術(shù)人員，這樣就可以幫助勘探人員實(shí)現(xiàn)優(yōu)化勘探，從而可以極大地提高勘探效率。因此，在未來(lái)井下可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)，全面由機(jī)械設(shè)備取代人工，這樣不僅可以有效地提高作業(yè)進(jìn)度，而且能夠更好地避免安全問(wèn)題以及降低經(jīng)濟(jì)成本[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，必須有效地監(jiān)測(cè)礦山礦壓，便于煤礦企業(yè)更好地分析數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)值執(zhí)行行之有效的開(kāi)采工藝以及設(shè)置相應(yīng)的防范方法。進(jìn)一步為井下開(kāi)采人員的生命安全提供保障，同時(shí)可以極大地提高開(kāi)采效率，從而可以促進(jìn)煤礦企業(yè)更好地發(fā)展。為了獲得更有效的礦壓信息，通常可以更新監(jiān)測(cè)裝置，同時(shí)引入信息技術(shù)，這樣可以隨時(shí)采集礦壓信息，進(jìn)而便于技術(shù)人員分析與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免不必要的安全問(wèn)題，促進(jìn)煤礦企業(yè)更好地為社會(huì)服務(wù)。