礦壓觀測設計方案(011016工作面)

1、神華集團烏海能源公司平溝煤礦礦壓觀測設計方案工作面名稱： 011016 工作面使用單位：平溝煤礦采煤一隊協(xié)助單位：山東科技大學安裝時間： 2014 年 1 月 7 日泰安市科達儀器設備有限公司技術中心制011016 綜采工作面礦壓觀測及實施方案1、安裝儀器的目的和意義 綜采工作面頂板壓力監(jiān)測是搞好綜采工作面設備管理， 防止頂板 事故發(fā)生的最佳途徑。近年來，隨著開采深度的增加，地質狀況更加 復雜，采場頂板礦山壓力大， 以及由錨網索支護造成礦壓顯現(xiàn)規(guī)律模 糊和頂板來壓力與支架曾阻互動性差等問題， 使綜采支架時時常出現(xiàn) 傾斜歪倒和冒頂現(xiàn)象， 支架的穩(wěn)定性和頂板管理受到嚴重威脅。 同時 也造成回采巷道

2、和采區(qū)準備巷道支護 、維護困難。但另一方面，由于 設備造型、檢修質量、操作水平等原因，給礦井安全生產帶來很大威 脅。因此，必須對頂板壓力分布規(guī)律進行綜合分析研究，建立一套完 整的頂板安全保障技術體系，以期達到控制和應用頂板的目的。綜采工作面壓力檢測系統(tǒng)的建立和完善，能及時有效的反應頂 板變化規(guī)律，監(jiān)測支架支護效果， 從而防止頂板事故， 保障安全生產。 該項目的研究成果， 是頂板監(jiān)測領域的一次技術創(chuàng)新， 可為礦井設計、 設備選型、 支護管理等提供可靠的理論依據(jù)， 并將產生較好的社會效 益和經濟效益。鑒于以上情況，以及平溝煤礦的實際情況，我們在 011016 綜采工作面安裝了由山東科技大學研究，由

3、泰安市科達儀器 設備有限公司生產的 ZDYJ-IIB 型綜采支架壓力連續(xù)記錄儀進行礦壓 觀測分析。2、礦壓觀測步驟：1、綜采支架壓力連續(xù)記錄儀的 13 個分機于 2014 年 1 月 8 日安裝完畢，并啟動壓力分機讓其開始連續(xù)記錄支柱的壓力數(shù)據(jù)。2、儀器安裝完畢后，每隔 5 天用采集儀采集一次數(shù)據(jù)，以保證壓力 分機所記錄的壓力數(shù)據(jù)的連貫性， 每次將數(shù)據(jù)采集完以后應及時將數(shù) 據(jù)傳到數(shù)據(jù)處理軟件中進行數(shù)據(jù)分析，便于以后做礦壓觀測報告。3、工作面概況3.1 工作面位置關表 1 011016 工作面位置及井上下關系表水平名稱+1070水平采區(qū)名稱盤區(qū)地面標高 /m+1250m +1263m井下標高/m

4、+968m 1005 m地面相對位置地面西風井正南 130 米與中組煤軌道下山相交， 以此 相交點正西 80m和 250m處分別為 011016 回風順槽和 011016 運輸順槽與中組煤軌道下山的交叉處 , 以此兩 交叉處為起點向南方位 171°延伸 924m 即為該工作 面的走向范圍?；夭蓪Φ孛嬖O施的影響該工作面相對于地表無建筑物及其固定設施。井下位置及與四鄰關系本工作面北為中組煤軌道下山，南為 F9 斷層，東距 011014采空區(qū) 7 米，以西本層尚未布置工作面， 上覆 為 0908 采空區(qū)。走向長度 /m840-770均 805傾斜長度 /m207面積 /m2166635-

5、2 -3.2 工作面煤層賦存情況表 2 煤層賦存情況表煤層厚度/m0.76m1.96m1.50煤層結構簡單煤層傾角/ （°）8°-9°8.5 °開采煤層10#層煤種FM36穩(wěn)定程度穩(wěn)定煤層情況該工作面煤層結構較簡單，煤層平均厚度 1.50m，中間無描述夾矸； 10#煤層為較穩(wěn)定煤層。3.3 煤層頂?shù)装灞?3 煤層頂?shù)装迩闆r表頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度/m巖性特征老頂中砂巖3.6灰黑色厚層狀偽頂無直接頂泥巖及砂質泥巖0.61-5.252.35灰黑色厚層狀直接底泥巖0-0.65黑灰色厚層變化較大老底細砂巖0-1.2厚層狀，較堅硬通過分析：直接頂易跨落， 局部地段

6、頂板厚度變化較大， 較破碎，在回采時要加強對頂板的管理，支架端面距不大于 340mm。3.4 地質構造情況工作面回采區(qū)域地質構造簡單， 回采區(qū)域內的煤巖層為向西傾 斜的單斜構造， 煤巖層走向 171°，傾角 8° 10°平均 8.5 °。據(jù) 011016 回風順槽和運輸順槽揭露情況以及上部 9-2# 層已采工作面 的實際情況， 預計該工作面在回采過程中無斷層及大型褶曲等地質 構造。3.5 水文地質011016 工作面回采區(qū)域水文地質條件簡單， 煤巖層中含水微弱， 但 011016工作面對應的上部為 9-2#層采空區(qū) 0908 工作面，采空區(qū) 位于 011

7、016 工作面上部，層間距 0.61-5.25 米，采空區(qū)低洼地段存 有少量積水，在施工過程中如發(fā)現(xiàn)頂板有淋水必須進行鉆孔探放水； 當淋水增大時要及時撤出工作面所有人員并匯報礦調度3.6 影響回采的其他因素表 4 影響回采的其他地質情況表瓦斯絕對涌出量為 2.1m3/ min ，可解析瓦斯含量為 4.41m3/t ，無突出危害傾向。二氧化碳相對涌出量為 0. 35m3/ t ，無突出危害傾向煤塵爆炸指數(shù)煤塵具有爆炸性 , 爆炸指數(shù)為 30.7%煤的自燃傾向性本煤層屬于 II 類自燃煤層，自燃發(fā)火期為 62 天。地溫危害18°（無影響）沖擊地壓危害無地質部門建議1、10#煤層頂板厚度變

8、化較大， 局部地段頂板變薄破碎， 易冒落回采時應注意支架端面距不超過規(guī)定（ <340mm）。2、在回采過程中，要注意雨季工作面相對應地面的防泄洪是否暢通，以及河槽是否有裂縫，以防洪水沿縫隙流入采面。3、加強工作面推進時對工作面應力集中區(qū)礦壓觀測，保證支架的初撐力不低于支架額定初撐力的 80%（1744KN），加強超前支護范圍內的礦壓觀測，頂板壓力大時及時增加支護強度3.7 儲量及服務年限、儲量1、工作面工業(yè)儲量：Q工業(yè)=L 走×B×H×r=805 ×207×1.5 ×1.4=349934t2、工作面可采儲量：Q采=（ L 走-1

9、9 ）× B×H× r × 0.996=（ 805-19）× 207×1.5 ×1.4 ×0.996=339537t式中： L 走-25 工作面至停采線走向長 776mB工作面長 207mH工作面采高 1.5mr 煤層容重 1.4t/m 3工作面服務年限可采儲量 / 設計月產量 =339537/25900=13.1 月4、綜采支架壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)紅外傳輸系統(tǒng)是四部分組成的：1、ZDYJIIA 型壓力監(jiān)測記錄儀；（13 臺）2、ZDYJ IIB 型紅外傳輸數(shù)據(jù)采集儀；3 臺）1 臺）3、ZDYJ IIB 型紅外數(shù)據(jù)計算機

10、通訊適配器；4、數(shù)據(jù)處理與管理網絡系統(tǒng)瀏覽器。1 套）5、技術特征YHY60 （訂貨宣傳型號 ZDYJ-IIA ）型壓力連續(xù)記錄儀是用于煤 礦井下綜采支架壓力參數(shù)監(jiān)測的智能化儀表，俗稱“電腦圓圖儀” 它具有體積小、操作方便、 顯示直觀數(shù)據(jù)處理功能強等特點，輸出的 報表格式通用性強， 尤其是第三代產品采用了紅外線數(shù)據(jù)通訊和改進 的電池供電系統(tǒng)， 采用光控啟動開關控制， 使儀器可處于顯示工作狀 態(tài)和非顯示工作狀態(tài)， 大大提高了儀器的使用可靠性和電源的使用壽 命，可長期在井下使用，無需維護，是傳統(tǒng)的機械圓圖儀的理想替代 產品。6、原理結構ZDYJ-IIA 型綜采壓力連續(xù)記錄儀，由四部分組成： 1、壓

11、力監(jiān)測記錄分機； 2、紅外傳輸數(shù)據(jù)采集儀； 3、紅外數(shù)據(jù)計算機通訊適配器；4、數(shù)據(jù)處理軟件。組成如圖所示，壓力分機具有14 個壓力測孔，可同時測量兩個測點的壓力， 并連續(xù)記錄在分機內，一個工作面可布置 1 20 個分機，可使用一臺數(shù)據(jù)采集儀進行采集，采集儀攜帶至井采集儀壓力分機適配器計算機圖 1 監(jiān)測儀工作程序圖示- 6 -上后通過紅外通訊適配器將數(shù)據(jù)自動地傳送到 PC 計算機處理ZDYJ-IIB 型壓力信號采集儀使用 8節(jié)5 號可充電電池供電，要23 個月充放電一次， 壓力分機使用 1 號高性能干電池組供電， 分機每更 換一次電池可連續(xù)使用 12 個月，更換電池一定要在井上進行（使用 廠家提

12、供的電池組）。7、主要功能及技術指標（一） ZDYJ-IIB 型便攜式紅外數(shù)據(jù)采集儀主要功能1、 LCD 點陣式液晶顯示器，用于輸入提示和數(shù)據(jù)顯示；2、全日歷實時時鐘顯示；3、輕觸式操作鍵盤，操作方便；4、數(shù)據(jù)顯示功能；5、256K 數(shù)據(jù)存儲器，具有數(shù)據(jù)掉電保護；6、低功耗技術，可充電電池可連續(xù)使用 1 個月，建議半個月充電一 次，以保護電池壽命；7、紅外數(shù)據(jù)通訊功能，傳輸速率 2400kbps；8、體積小，重量 275g。（二） ZDYJ-IIA 型壓力監(jiān)測分機1、量程060MPa；2、精度2%；3、測點數(shù)測量通道數(shù)所選通道數(shù)（）- 7 -222222224、引壓孔10；5、顯示方式LED

13、數(shù)字顯示；6、防爆型式礦用本質安全型；7、防爆標志ExibI ；8、煤安證號20058945；9、防護等級IP54；10、電源 DC6V （四節(jié) 1 號電池）連續(xù)使用六個月以上11、光控式啟動開關，操作方便；12、通訊方式紅外無線通訊；13、重量2.1Kg；14、安裝方式掉掛或固定安裝。8、操作說明（一） ZDYJ-IIB 型便攜式數(shù)據(jù)采集儀 儀器的正面如圖 2 所示，具體操作如下：圖21 開機 /關機按下“ON”鍵開機，屏幕顯示“1：QS 2：LS 3：CS0 4： XM5：ZS 6： CS1”。1：QS 代表按鍵“ 1”從分機取數(shù)據(jù)；2： LS 代表按鍵“ 2”向計算機傳輸數(shù)據(jù)；3： CS

14、0代表按鍵“ 3”啟動分機并校正分機時鐘；4： XM 代表按鍵“ 4”顯示內存數(shù)據(jù)； 5：ZS代表按鍵“ 5”清除采集儀內存數(shù)據(jù)； 6：CS1 按鍵“ 6”代表顯示調整時鐘； 按下 OFF 鍵關閉電源。2 復位按下“ ESC”鍵。中斷正在進行的操作，返回到提示狀態(tài)。相當于關機后重新開機。3 顯示修改時鐘 在提示狀態(tài)下按數(shù)字鍵“ 6”，顯示時鐘界面，確 認后顯示上面一行為“ time”下面一行為時鐘，按光標提示輸入修改 后時鐘，并按下確認鍵“ E”。4 清除數(shù)據(jù) 在提示狀態(tài)下按下數(shù)字鍵“ 5 ”，顯示“ CLR MEMORY （ YES=A ，NO=B ）? ”,這時按下“ A”鍵則清除機內數(shù)

15、據(jù)，如果按下“ B”鍵，則表示放棄該操作。5 顯示數(shù)據(jù) 在提示狀態(tài)下按下數(shù)字“ 4”鍵，上面一行為內存 地址，下面一行為該地址存儲數(shù)據(jù)， 按下任意數(shù)字鍵， 地址自動加 1， ESC 退出。6 采集數(shù)據(jù) 將采集儀掛到分機上，按下“ 1”鍵，此時采集儀 顯示“ GET DATA READY ”，再按下分機的啟動'鍵，開始采集數(shù) 據(jù)，此時顯示“ GET DATA BEGIN ”，通訊結束時顯示“ GET DATA END ”表示取數(shù)據(jù)成功， 4 秒鐘后自動將分機內數(shù)據(jù)清除，若通訊不 成功，關機后重新開機并重復以上的操作。7 啟動壓力分機 目的是清除以存入的數(shù)據(jù)，并校正時鐘，在壓力 分機第一次

16、安裝用時， 必須用采集儀啟動壓力分機， 操作方法是按下 “ 3”鍵，此時顯示“ START BEGIN ”，將采集儀掛在壓力分機上， 然后啟動壓力分機，若正確啟動后顯示“ START END ”。8 與計算機通訊操作 將采集儀電源打開， 至于適配器上對準窗口， 并按下“ 2”，此時顯示“ READY ”然后操作計算機軟件，傳送數(shù)據(jù) 完畢后若再次采集相同工作面相同壓力分機， 請將采集儀內數(shù)據(jù)清除 （詳出軟件使用說明書） 。9 電池電壓不足 當顯示器字符位置顯示“ PAWER LOW ”時，表- 10 - 示電池電壓不足，應盡快進行充電。（二） ZDYJ-IIA 型壓力監(jiān)測記錄分機ZDYJ-IIA

17、 型壓力監(jiān)測記錄分機采用高強度 ABS 注塑材料制作， 超厚耐沖擊，避免壓力傳感器精度受外界溫度影響。 結構如圖 3 所示， 操作方法如下：1、壓力監(jiān)測記錄分機的安裝壓力監(jiān)測記錄分機可吊在綜采支架的頂梁下防護較好的位置， 被 測壓力腔的液體通過高壓油管引接到分機的測壓孔上。 2、顯示當前壓力礦燈（見光）燈光照射開啟開關，顯示窗顯示 P0 為分機的地 址號，如顯示 PP 則說明分機未啟動自記功能，顯示 P 1 為 1 通 道的壓力， P2則為 2通道的壓力， 5秒后自動關斷電源。3、采集數(shù)據(jù)（詳見采集儀操作說明書之 7）。- 11 - 4、提示信息：顯示“ P6”時表示分機正在進行通訊操作。9、

18、現(xiàn)場礦壓觀測研究工作的組織 礦壓觀測工作是一項實踐性強、條件差，但要求高、意義重大的 艱苦細致的工作。 為此，開展這項工作必須進行很好的組織和作充分 準備。9.1 測前準備1）制定觀測計劃在熟悉和了解工作面地質資料和生產技術條件的基礎上， 分析預 計觀測工作中可能會遇到的問題， 制定具體的觀測計劃， 做好監(jiān)測儀 表的使用安裝與記錄的準備工作，包括觀測目的、內容和方法、觀測 要求、測區(qū)布置、工具和操作、人員配備和組織領導等。2）人員培訓建立礦壓觀測組。觀測組一般應由 12 名采煤技術人員負責， 測工 35 人為宜。測工應經過適當?shù)呐嘤柦逃?。測工的條件是：具 有高中、中專以上文化；不少于兩年采煤實

19、踐經驗，并具有認真負責 的精神。在礦壓觀測前， 應對觀測人員進行培訓， 學習礦壓理論知識和礦 壓觀測方法；明確礦壓觀測的目的、任務及觀測的要求；熟悉儀器的 構造、性能、工作原理和安裝方法，能正確的操作使用、讀數(shù)和迅速 排除故障。9.2 現(xiàn)場觀測一般情況下采煤工作面礦壓觀測有以下兩種情況：- 12 -1）長期連續(xù)性觀測連續(xù)性礦壓觀測工作的開展， 是在已建立的較完善的礦壓技術管 理制度和組織隊伍下開展工作的， 通常是指常規(guī)制度下開展的礦壓觀 測工作。監(jiān)測工作帶有隨機檢查性質。 可以由專門的技術主管部門下 屬的礦壓組來完成。 長期連續(xù)性觀測是從開切眼起， 對工作面礦壓顯 現(xiàn)進行連續(xù)觀測， 期間要經歷

20、初次來壓和周期來壓。 長期連續(xù)性觀測 一般用于對采場上覆巖層運動和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的全面了解或頂板來 壓對安全生產有威脅，而必須堅持來壓預測預報。2）專題研究性觀測 專題觀測帶有專題研究性質， 適合于和科研院所結合開展， 專題 礦壓觀測往往是為了查明影響工作面礦壓顯現(xiàn)的因素或研究某個單 項問題，往往需進行專題觀測。如采用新的采煤方法；新水平的首采 工作面等，要搞清工作面推進速度對工作面礦壓顯現(xiàn)的影響；割煤、 回柱移架對頂?shù)装逡平俣鹊挠绊?；了解采場支架（柱）的實際工作 狀況（如支架柱的工作阻力、 初撐力以及支架柱的自身的液壓系統(tǒng)情 況），支架失穩(wěn)及頂板破碎，臺階下沉以及冒落的原因或進行采場來 壓“預測預報” 等。研究性專題觀測往往要配備比較好一點的礦壓儀 器，如類似于 ZDYJ