111.礦山壓力及其控制第十一章

1、礦山壓力及其控制 主講：王家臣第十一章 礦山壓力現(xiàn)場觀測方法 11.1 礦壓現(xiàn)場觀測概述 11.1.1 礦壓觀測類型及目的 目的：回采工作面礦壓觀測的目的在于掌握工作面老頂來壓顯現(xiàn)，步距和強度；分析回采空間支架與圍巖相互作用關系；為研制采煤機和支護設備、合理地安排工序、合理地選擇采煤參數(shù)、支護方式和頂板管理方法提出要求和提供科學依據(jù)。掘進巷道面現(xiàn)場觀測的目的：在于掌握井巷圍巖破壞、變形過程、應力分布規(guī)律；分析井巷支架與圍巖相互作用關系；為選擇合理支護方式、確定合理護巷參數(shù)，為改進巷道支護提供科學依據(jù)。礦壓觀測類型：（1）常規(guī)觀測：掌握礦壓活動基本規(guī)律，綜合分析礦壓控制問題；（2）專項觀測：分析

2、影響礦壓的某些因素(頂煤運移)。11.1.2 礦壓觀測的內容 （1）常規(guī)觀測的內容 單體支架工作面一般需觀測“三量”頂?shù)装逡平?、支架阻力、活柱下縮。液壓支架工作面一般還需要觀測頂板破碎度等。（2）專項觀測的內容 通常根據(jù)所研究問題的性質決定需進行的專門觀測目的，如上覆巖層變形、移動和破壞過程，支架外載分布等。 11.1.3 工作面礦壓現(xiàn)場觀測及統(tǒng)計工作步驟 （1）測前準備測前準備工作包括：選定測區(qū)、搜集測區(qū)地質及技術資料；編制采場礦壓觀測計劃；抽調和培訓測壓人員，組建測壓站；準備礦壓觀測儀表和工具等。（2）現(xiàn)場觀測連續(xù)觀測：從開切眼推采起，分班連續(xù)觀測工作面礦壓基本參數(shù)，如“三量”，直測到老

3、頂初次來壓或數(shù)次老頂周期來壓以后，以至采場停采。專項觀測：為查明影響工作面礦壓參數(shù)的因素，或研究單項礦壓課題所進行的不定期觀測。測壓期間：觀測人員要明確所測數(shù)據(jù)的用途，注意所測數(shù)據(jù)的代表性、準確性和科學性。井上下人員要密切配合，按觀測計劃規(guī)定辦事，及時整理觀測資料，掌握觀測進度，及時預報礦壓狀況，為安全生產(chǎn)服務。（3）總結工作根據(jù)預定觀測目的，在日常整理資料的基礎上，對所測數(shù)據(jù)集中逐項細致整理，并進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，提出對所測工作面礦壓規(guī)律的認識，并以此分析控制頂板或改進支架等措施，最后編寫觀測報告。11.1.4 回采工作面及順槽測點布置 工作面礦壓觀測，一般沿工作面布置上、中、下三條測線，進行

4、測線編號。順槽頂?shù)装逡平康鹊挠^測設置點距工作面要大于60m。對于放頂煤開采而言，由于采動影響區(qū)范圍擴大，因此順槽觀測的初始設置點距工作面距離還要加大，可達80m。如圖11-1。工作面60m60m采空區(qū)下順槽上順槽圖11-1 回采工作面及順槽測點布置11.1.5 觀測組織 無論是綜采還是普采，一般觀測期間，“三量”及統(tǒng)計觀測分班連續(xù)進行，井下交接班，每班兩人。普采工作面三班觀測任務除每班測定“三量”外，第一生產(chǎn)班還統(tǒng)計上、下順槽頂?shù)装逡平考爸Ъ苷蹞p；第二生產(chǎn)班統(tǒng)計支架密度；放頂準備班測量采高。綜采工作面四班觀測任務分工為：第一生產(chǎn)班觀測“三量”，維修壓力自記儀，更換表紙；第二生產(chǎn)班觀測“三量

5、”及上下順槽頂?shù)装逡平?；第三生產(chǎn)班觀測“三量”，統(tǒng)計支架工作及損壞狀況；檢修準備班主要統(tǒng)計頂板破碎度、采空區(qū)頂板冒落狀況及安全閥開啟率等。11.1.6 觀測計劃編制 在每次現(xiàn)場礦壓觀測前，必須編寫礦壓觀測計劃，其中包括：觀測目的，觀測條件觀測內容和方法，觀測進度和組織，資料整理方法及觀測報告提綱等內容。 11.2 礦山壓力的現(xiàn)場觀測方法 11.2.1 采場圍巖移近量及其速度觀測 （1）采場頂?shù)装逡平坑^測具體方法：首先選好觀測地點，由于采場是隨工作面推進運動著的，且采場的寬度很小，一般只有十幾米，所以測點的存在時間很短，一般從靠近煤壁設置測點起，測至靠近采空區(qū)測點報廢止，只有幾天時間，且受生

6、產(chǎn)的干擾、影響極大。所以測點設置，一定要考慮到生產(chǎn)、安全等因素。選好測點后，要分別在頂?shù)装迳瞎潭ɑc。測桿圖11-2 ADL-2.5型測桿然后用ADL-2.5型測桿人工量測，如圖11-2。一般是每隔24hr或移架前后各測讀一次，并做好記錄，待室內整理分析。（2）活柱下縮量觀測用直尺或鋼卷尺每隔24架測讀一次，回柱前測讀一次。如圖11-3。此外還可使用國產(chǎn)YSZ-型液壓支架壓力下縮自記儀觀測活柱循環(huán)下縮量。圖11-3 活柱下縮量觀測示意圖（3）頂?shù)装逡平俣扔^測頂?shù)装逡平俣扔^測相對較難。目前常用的是KY-80型動態(tài)儀，如圖11-4。每隔6、 3 、 2 、 1 、30讀數(shù)一次，然后填入相應的表

7、格中。由于動態(tài)儀必須連續(xù)放置，一般一次觀測在30以上，所以受生產(chǎn)等的影響很大。圖11-4 頂?shù)装逡平俣扔^測示意圖11.2.2 支護阻力觀測 （1）單體摩擦支柱支護阻力觀測測力計單體摩擦支柱支護阻力可用ADJ-45和ADJ-50型機械測力計測定。機械式測力計俗稱壓力盒，其基本原理就是通過變形拆分成受力大小。如圖11-5。 Pu壓力盒圖11-5 測力計安裝及待定特定曲線（2）液壓支柱的支護阻力觀測液壓支柱（支架）的支護阻力觀測。目前常用國產(chǎn)的圓圖壓力記錄儀觀測，簡稱壓力自記儀。將自記儀與支柱的液壓管路接通，這樣自記儀內的壓力與支柱內的壓力均等，以此反映支柱的內壓值。在自記儀的表盤上放有專用記錄紙

8、，上放有記錄筆，隨著壓力大小自動記錄畫在記錄紙上，獲得支架運行特性曲線。 11.2.3 頂板破碎度統(tǒng)計觀測 頂板統(tǒng)計觀測是利用簡單量測工具廣泛而大量收集不同地質和技術條件下頂板破壞狀態(tài)的資料，加以統(tǒng)計分析，從而研究礦壓規(guī)律的方法。它適用于觀測中等穩(wěn)定和不穩(wěn)定頂板，如頁巖、砂頁巖、弱面發(fā)育的頂板。我國近年來用此法觀測頂板破碎度的作法是每天在檢修班利用2米木折尺，每隔35架液壓支架進行觀測，從采場一端連續(xù)觀測至另一端，如圖11-6。圖11-6 頂板破碎度統(tǒng)計原理室內計算a、b、c、d、h諸值平均值，再求d與s之比，用E表示，即為全采場頂板破碎度日平均值，單位為。用它可大致地評價頂板穩(wěn)定性。由于E=

9、d/s，故E隨d、s而變化，所以不管S值大小，只講E值，可比性差。為了彌補這個不足，利用回歸分析建立工作面的E=ABS線性方程，并以S=1米處的E值做為評定頂板穩(wěn)定性的指標，提高了各工作面的E值可比性，稱此E值為頂板破碎指數(shù)，用 表示。 11.2.4 巷道礦壓現(xiàn)場觀測 A、圍巖移動觀測 巷道頂?shù)装逡平坑^測巷道頂?shù)装逡平靠捎肁DL-2.5型測桿或KY-80型動態(tài)儀觀測。由于回采巷道頂?shù)装逡平坑^測的時間較長，所以觀測處的支架要完好，兩幫整齊，觀測基點設置牢固。為了反映工作面采動影響，一般應從巷道的觀測變形量中減去蠕動變形量。 巷道底臌觀測巷道底臌觀測的難度較大，主要是選好參考基點。所用工具即

10、為一般的鋼尺，具體觀測時要視實際情況布置觀測點。B、巷道支架受載觀測 C、用楔體液壓應力計測量 煤體應力 圖8-23 拱形支架測力計布置及安裝圖1木背板；2測力計護板；3測力計；4測力計托架圖8-24 楔體液壓應力計結構圖 1液壓囊；2壓力表；3外楔體；4內楔體（1）直接觀測H垮和Kp ，如圖11-9。 （2）掘觀測巷觀察覆巖破壞狀態(tài)在采空區(qū)上方掘專門巷道，對覆巖破壞狀況進行觀察和儀器觀測。觀測巷應在回采前布置好，這種方法獲得的數(shù)據(jù)較準確，但費用高?，F(xiàn)在的生產(chǎn)部門不易實現(xiàn)。11.2.5 回采后上覆巖破壞過程及高度觀測 圖11-9 直接觀測H垮和Kp示意圖（3）深部基點觀測覆巖運動過程回采前在覆巖內布置若干觀測鉆孔，孔內放置特制的觀測點。在回采過程中，觀測測點位置的移動，從而測得測點所在巖層的移動和破壞狀況。（4）鉆孔攝影法利用KS-150型鉆孔攝影儀在采空區(qū)上覆巖層鉆孔中，從地面拍攝不同深度孔壁的照片，得出覆巖破壞狀態(tài)。（5）鉆孔電視利用鉆孔電視可在地面直接觀察干燥或清水鉆孔表面巖層結構、裂隙大小、斷層度及傾向等。鉆孔電視是利用電視的光電轉換原理，通過攝像機把鉆孔或井下地質面光反映到地面監(jiān)視器的光屏上，以便直接觀察的設備。11.2.6 液壓支架外載觀測 （1）用測力銷測液壓支架外載僅僅靠常規(guī)的礦壓觀測已