矿压监测在六家煤矿的应用.pdf

第 2 7卷第 2 期 2 0 0 8年 2 月 煤炭技术 C o a l T e c h n o l O L r V v o 】 ． 2 7， No ． 2 E e b。 2 0 0 8 矿 压监测在六家煤矿 的应 用 兰天伟 ，曹 博，张春营 辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院 ，辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 摘 要 随着锚杆支护技术的不断推广应用 ， 人们 已经认识到矿压监 测的重要性和 必要 性。因此对锚杆支 护的矿 区进行 比较全面、 系统 的监测 ， 并使监测工作走向正规化、 日常化已势在必行 。文章对矿压监测 的方法 及注意事项 进行 了论述。 关键词 煤巷 ；锚杆支护 ；矿压监测 中图分类号 T D 3 2 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 8 0 2 0 0 7 8 0 3 A p p l i c a t i o n o f Mi n e P r e s s u r e Mo n i t o r i n g i n L i u j i a Co a l Mi n e L AN Ti a nwe i 。CA0 B o。Z HANG C h u ny i n g C o l l e g e o f R e s o u r c e a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ，L i a o n i n g T e c h n i c a l U ni v e r s i t y ， F u x i n 1 2 3 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Wi t h a p p l i c a t i o n a n d d i s s e m i n a t i o n o f b o l t s u p p o r t i n g t e c b n i q u e ，t h e i mport a n c e a n d n e c e s s a r y of mi n e p r e s s u r e mo n i t o rin g a r e r e c o g n i z e d．T h e ref o re ，i t i s i mp e r a t i v e t o n l a k e mo re c o mp reh e n s i v e a n d s y s t e m- a t i c mo n i t o rin g i n t h e mi n i n g a r e a s wi t h t h e bo l t s u p po rti n g a n d ma k e t h e mo n i t o rin g n o r ma l i z e d an d o r d i n a r y． I n t h i s a rti c l e，t h e wa y s an d ma t t e r s n e e d i n g a t t e n t i o n a bo u t mi n e p res s u re mo n i t o rin g a re d i s c u s sed． Ke y wo r d s- c o a l r o a d wa y； bo l t s u p po rti n g； mi n e p res s u re mo n i t o rin g 0 引言 在 采煤 工 作面 向前 推进 的过 程 中 ， 工作 面 四周 的巷道将 受 到不 同程度 的采动影 响 。为 了寻求各类 巷道矿压显现规律 ， 提供支护结构设计和支护形式 选择 的依 据 ， 一般 要观测巷 道围岩 的移动 、 支架变形 及载荷 等情况 。 六家煤矿主要用综合机械化方法进行采煤 ， 回 4 应用实例 哈 尔滨市地下 水安全 开采环境 因子数据来 源不 同， 数据层面多 ， 类型不同。将研究区范围内的 3种 环境 因子 ⋯ ， 根据 自身值 域进行分 级 ， 不 同量纲 的数 据归一化或标准化 ， 成为无量纲的可比数据。 表 1 地下水开采环境因子划分标准 注 H为含水层厚度 权重向量为 W{ 0 ． 4 ， 0 ． 3 ， 0 ． 3 } 。现有某 区域 测量值为 ， 它的各项指标值为 { 1 ／ 4 ， 1 5 ， 8 } ， 经 过计算 可得 丛 0 ． 1 ， 得 。 。 0 ． 4 4 1 6 ； 丛。 2 0 ． 6 8 3 3 ， l 2 0 ． 2 1 6 7得 l 2 0 ． 4 5 0 0 ； 丛l 3 0 ． 2 1 6 7 ， I 3 0得 。 ， 0 ． 1 0 8 4 ， 按照置信度为 0 ． 6 ， 则该地下 水 开采安 全状态 为 C ， 类一 般状态 。 5 结束语 在属性区间识别理论的基础上， 结合哈尔滨市 地下水开采安全指标体系 ， 给 出了对地下水开采安 全评价的属性区间识别理论模 型， 为地下水开采的 安全评价提供 了一种科学、 实用的评价方法。 参考文献 [ 1 ] 朱雪芹， 徐秀娟 ， 蒋丽艳 ． 哈尔滨市地下水开采安全评价体系研 究[ J ] ． 吉林大学学报 ， 2 0 0 3 ， 3 3 2 1 9 71 9 9 ． [ 2 ] 吴红革 ， 于颖， 李文 军。 等 ． 哈 尔滨市 区地 面降沉 问题 的分 析 [ J ] ． 黑龙江水专学报 ， 1 9 9 4 ， 1 2 4 2 8 3 0 ． [ 3 ] 李群 ， 宁利 ． 属性区间识别理 论模 型研究及其应 用[ J ] ． 数学 的 实践与认识 ， 2 0 0 2 ， 3 2 1 5 0 5 4 ． [ 4 ] 李群， 凌亢 ． 我国可持续发展指标体 系属性 区间识别综合评价 模型及其应用[ 盯． 数学的实践与认识 ， 2 0 0 4 ， 3 4 8 6 1 1 ． [ 5 ] 程乾生． 属性集 和属性综合评 价系统 [ J ] ． 系统 工程理 论与实 践 ， 1 9 9 7 ， 1 7 9 1 8 ． [ 6 ] 程乾 生． 层次分 析法 A H P和属性层次模型 A H M[ J ] ． 系统工程 理论与实践， 1 9 9 7 。 1 7 1 1 2 5 2 8 ． 收稿 日期 2 0 0 7 1 0 2 9 修订 日期 2 0 0 7 1 2 1 4 作者简介 兰天伟 1 9 8 2 一 ， 男 ， 辽宁阜新人 ， 硕士研究生 ， 主要从事地质动力 区划 和矿山压力及其 控制方面 的研 究 ， Em a i l h w8 21 21 9 1 6 3． c o i n。 维普资讯 第 2期 兰天伟 f 等 矿压监测在六家煤矿的应用 7 9 采准巷道断面为直墙半圆拱形， 用树脂锚杆 锚索 菱形金属网进行支护。西二工作面回风顺槽矿压 观测 目的是 通过 此 次进 行 比较 全 面矿 山压力 观 测 ， 为以后的工作面和巷道的接续设计 、 合理确定 回采 巷道支护参数提供依据。 1 观测 内容 西二工作面回风顺槽设计规程长度 1 0 5 2 m， 采 用皮卷尺测量监测断面距掘进工作面的距离。设矿 压观测测点数 1 0个， 距工作面每 1 0 m为一测点， 测 点处用以观测顶底板移近量 ； 设测站数 4个， 距工作 面每 3 0 m为 一测 站 ， 测站 处 用 以观测 顶板 离层 量 、 巷道表面及深部位移量、 锚索及锚杆动态锚固力。 1 ． 1 巷 道表面 位移 采用十字布点法安设表面位移监测断面 见图 1 。在每个观测断面顶板及两帮中央设置表面位移 观测点 各 1 个 ， 顶板 测 点设 在 巷道 中央 的一 个锚 杆 上。两帮测点设置在巷帮中点的锚杆或金属网上， 两 帮测点对称布置， 并与顶板测点在一个垂直平面上。 图 1 巷 遭 表 面 位 移 观测 断 面 观测方 法 在 C ， D之 间拉 紧测绳 ， A ， B之 间用 K H C新 型多功能 活动 自锁矿 用测量 尺 ， 测读 A E， A B 值 ； 在 A， 曰之间拉紧测绳 ， c ， D之间拉 紧钢卷尺 ， 测读 C E， C D值。测量精度要求达到 1 m i l l 。 1 ． 2顶 板离层 1 ． 2 ． 1 巷道 顶板 离层量观 测点设 置 对 于巷 道 来说 ， 顶 板 离 层 是 最 大 的 安 全 隐 患 。 如果巷道顶板在锚杆锚固端以外 出现离层时， 当在 巷道跨度很大时， 其组合梁厚度相对较小， 所具有的 抗折强度不能阻止组合梁的下沉 ， 则可能发生 冒顶 事故。如在巷道顶板上每隔一定距离安装 1 个顶板 离层测点 ， 就会及 时发现事故 隐患， 以便及早防范 见 图 2 。 } 1 ． 2． 2项板 离层 仪 的原理 顶板离层指示仪是将顶板孔内多个固定装置随 岩层的变化值， 通过测量钢丝 反映到设在顶板表面 的测读装 置上 ， 通 过顶板 不 同层位 的位移差 ， 判断 出 巷道 顶板 的稳定性 和锚杆 的支护效 果 。 三 二 王 登蔓 差 J -_ 一． ． _二．- 二． -二 一一 图 2 巷道顶板离层示意图 1 ． 离层测点 I 2 ． 基岩 固定点3 ． 离层测点 Ⅱ 1 ． 2． 3项板 离层仪 的结构 顶板离层仪由孔内固定器、 测量钢丝 、 孔 口盘和 测读装置 4部分组成。孔内固定器采用弹簧抓爪式 结构； 测量钢丝由柔软弹性小的多股细钢丝 连接 内 固定器与测读装置； 测读装置由 2个带有刻度标志 的半 圆钢条组成 ； 孔 口盘 由塑料 圆盘和塑料 管组成 ， 圆盘作用是导泄孔内水， 圆管是读测装置的基准点。 1 ． 2 ． 4 巷 道顶板 离层指 示仪安装 方 法 在试验段巷道距工作面 3 0 m为一测站， 每隔 2 0 m巷道 顶板 中央 ， 设 一巷道 顶板离层 量监 测点 ， 共设 4个测站 ， 每个测点安装 1 套 S ML C Y一 3型塑锚顶板 离层指示仪 ， 顶板离层指示仪安装方法如见 图 3所 示 ， 安装步骤如下 l ‘ 刊 ■ 市，． - ． ． ． ‘冬‘～ ． ’ ．’辱．一， J z 4 b O 图 3 S M L C Y一3 型顶板离层指示仪安装 图 1 ． 基岩 固定点2 ． 测点 间隔架3 ． 离层测点 I 4 ． 离层测点 I I 5 ． 测点引出套6 ． 测点引 出杆 1 用锚杆钻机 的钻头 直径 2 7 n u n 和 B 1 9接 长钻杆打 6 ． 0 m深的孔。其孔 口直径 4 2 n u n 用扩 口钻头钻孔 ， 用来安装孔口固定装置。 2 用安装杆将深部基点锚固器推人孔中， 直至 孔底 ， 抽 出安装杆后 ， 手拉一下钢绳 ， 确认锚固器 已 固定住 。深部基 点应 固定 在锚 杆 上方 稳定 岩层 3 0 0 n u n 无 稳定岩 层 时 ， 一 般 固定 在顶 板 以上 8 m处 。 用安装 杆推人浅部 基点锚 固器至 2 1 3 m处 。抽 出安 装杆后用手拉一下钢绳， 确认锚固器 已固定住。 3 安装好孔口盘， 并使流水口朝向顶板低的方 向。 4 对准刻度。将 A刻度 浅部基点刻度 坠与 孔 口套管下边缘对齐， 将其绳卡卡死 ， 并截去多余钢 绳 ； 将 B刻度 深部基点刻度 坠与 A刻度坠下边缘 维普资讯 ． 8 O 煤炭 一 技术 第 2 7卷 对齐， 将其绳卡卡死 ， 并截去多余钢绳。 5 安装完毕后 ， 记 A， B刻度杆的初始值。 1 ． 3巷道表面 及深部 位移观测 1 ． 3 ． 1 Z DS一1型直读 式顶 板 离层 指示仪结 构 此次观测使用的是“ Z D S一1 型直读式顶板离层 指示仪” ， 是一种具有顶板离层监测和围岩深部移测 量功能的矿压观测仪器。测量数据可从仪器上直接 读出。“ Z D S l型直读式顶板离层指示仪” 主要 由 两部分组成， 即盒式读数器和测点锚固部分， 图 4为 盒 式读数器 总成 照片。 图 4 Z D S一1型 直 读 式顶 板 离 层 指 示仪 1 ． 3 ． 2 深部 位移观 测仪安装 方法 在试验 段巷道距 工作 面 3 0 m为一测站 ， 每隔 2 O m巷道两 帮 ， 设巷 道表 面及深 部 位移监 测 点 ， 共 设 4 个测 站 。安装 步骤如下 1 用锚杆钻 机 的钻 头 直径 2 7 m ／ n 和 B l 9接 长钻 杆打 6 ． 0 m深 的孔 。其孔 口直径 4 2 m m 用扩 口钻头 钻孔 ， 用来安装 孔 口固定装置 。 2 用安装 杆将深部基 点锚 固器 4推人孔 中 ， 直 至孔底 ， 推人长度为 6 m。抽出安装杆后 ， 手拉一下 钢绳 ， 确 认锚 固器 已 固定 住 。依 此类 推基 点 固定器 3 ， 推 人长度 4 ． 5 m； 基 点 固定 器 2 ， 推 人 长度 3 ． 0 m； 基 点 固定器 1 ， 推人长度 1 ． 5 m 。 3 将 4 根 钢 丝绳 分 别与 位移 盒 4卷 钢 尺对 应 连接固定， 以方便读数。 4 利用钢卷筒插入钻孔中将其固定 ， 将其钢丝 绳卡死 ， 并截去多余钢绳。 5 安装完毕后， 记下 4 个基点的初始值 。 1 ． 4锚 索及 锚杆动 态锚 固力 在 每个 观测 巷道 内距 开切 眼 3 0 m， 5 0 m， 7 0 m， 9 0 m处各 设置锚 固力 观测 断面 1 个 ， 巷道 内共 设置 4 个观测断面。在施工时 ， 将正常安装的锚杆换成 测 力锚 杆。 在 距切 眼 3 0 m， 7 0 m观测 断面 的两 帮及 两隅角 的锚 杆上安 装 锚 杆测 力 计 量 程 01 6 MP a ， 每个 断面需压力表 4块。 在距切 眼 5 0 m， 9 0 m观测 断面 的两 帮及两 隅角 的锚 杆上安 装测 力 计 量程 01 6 MP a ， 在 顶 板 需 要用锚 杆 钻机 打 6 ． 0 m深 的钻孔 2处 ， 用 来安 装 锚 杆和锚索， 在锚杆和锚索上安装测力计 量程 0 2 5 MP a ， 每个断面需 压力表 6 块 。 测力计与巷道顶、 帮间需垫厚 3 05 0Ⅱ u n 木托 盘， 锚索测力计预紧力约 5 O 6 0 k N， 锚杆测力计预 紧力 约 2 O 一3 0 k N 。 2 观测周期 1 顶板离层观测点。测点安装 1 周内， 每隔 4 8 h观测 1 次 ， 如顶 板 离 层 速 度 大 ， 每 隔 2 4 h观 测 1 次。测点安装 1 周后或顶板下沉量不明显时 ， 每周 观测 1次。 2 观测 断面 各 测点 观 测 。如 紧 跟 掘进 工 作 面 安装 观测断面 的 各 观测 点 ， 每 隔 4 8 h观 测 1次 ， 如 顶板离 层速度 大 ， 每隔 2 4 h观测 1 次 。 测 点安装 1 周 后 或顶 板下 沉 量 不 明显 时 ， 每 周 观测 1 次 。 3 工作面回采期间两巷各观测点观测 ， 距工作 面开切 眼 1 0 0 m内的 各测点 每 2 d观 测 1次 ， 1 0 0 m 以外的顶板离层测点每隔 5 d观测 1 次。 4 上述各测点如在受采动后巷道变形趋于稳 定时， 观测时间间隔可视具体情况适 当增长。 3 观测成果处理 1 顶板离层测点所测数据 ， 测后及时整理 ， 在计 算机上用顶板离层计算软件计算出结果， 如有超临界 值 现象 ， 应将观测结果及时上报给矿 主管领导 。 2 锚固力、 巷道表面位移和围岩深部位移观测 记录由观测人员组妥善保管 ， 观测工作结束后统一 分析整 理。 参考 文献 [ 1 ] 耿献文 ， 马全 礼． 矿山压 力测控技术 [ M] ． 徐 州 中国矿业 大学 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 2 ] 钱鸣高 ， 刘听成 ． 矿山压 力及其控制 [ M] ． 北京 煤 炭工业 出版 社， 1 9 8 4 ． [ 3 ] 赵海云 ， 侯朝炯 ， 张少华 ． 全长测力锚杆的标定与特性分 析[ J ] ． 中国矿业大学学报 ， 2 O O 4 ． [ 4 ] 高磊． 矿 山岩石力学[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， l 9 8 7 ． 欢 迎 在 煤 炭 技 术 刊 发 广 告 维普资讯