采煤工作面矿压观测及观测软件.pdf

6 能 源 技 术 与 管 理 2 O 0 6年第 2期 粟煤工作面矿压观测及观测软件 蒋坤 ， 许家林 ， 金洪伟 ， 庄德林 1 ．中国矿 业大学， 能源与安全 工程 学院 ． 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8； 2 重庆煤科院 瓦斯所 ， 重庆 4 0 0 0 3 7 [ 摘 要] 对 当前煤矿采煤工作面矿压观测工作存在的问题进行 了分析 ， 提 出了一套针对工作 面矿压观测方法的改进意见 ， 并介绍了与之相适应的矿压观测软件“ 支护质量分析 师 ” 及 其 功能 。 [ 关键词 ] 采煤工作面； 矿 压观测 ； 支护质量分析 [ 中图分类号]T D 7 6 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 6 7 2 - 9 9 4 3 2 0 0 6 0 2 -0 0 0 6 -0 3 0 引 言 采煤工作面矿压观测始终是煤矿开采中一项 非常重要的工作。通过它能及时发现工作面支护 工作 中存在的问题并进行处理 ，同时也能得出工 作面矿压活动的规律 ，为以后的控顶设计及支护 质量管理提供经验依据。 1 采煤工作面矿压观 测存在 的 问题 1 ． 1 对工作面支护质量管理松懈 工作面矿压观测是一项枯燥的工作 ，长时间 进行必然使人产生厌烦情绪。一些管理者往往会 忽视矿压观测工作的重要性 ， 对观测工作在设备 、 人员上投入都不够 。尤其是认为在支护条件稍好 的综采面没必要进行 日常矿压观测 。 1 ． 2 观测仪器更新换代缓慢 工作面矿压观测仪器一般有刻度尺、 坡度规 、 测杆、 压力表、 液压支架压力下缩 自记仪、 顶板动 态仪表 、 圆图压力记录仪等『 1 ] 。目前这些仪器型号 都 比较陈旧，工作效率低下，且在井下也极易损 坏 ，并且多数工作面往往连这些简陋的仪器都不 能配备齐全， 这时只能依靠原始的人工观测记录。 近年来 出现一些新型的电子 自动记录仪表 ．但价 格 昂贵 ， 还没有得到广泛的应用 。 1 ． 3 观测方法不够灵活 目前已有的工作面矿压观测方法n ] ， 一般都 是对预定测线 上的测点数据进行详细 的观测记 录。 该方法的优点是可以降低观测工作量 ， 规范化 的观测结果利于各次观测数据的纵 向对 比。其缺 点是过于僵化 ， 使得测线 以外存在的问题 尤其是 基金项 目 国家 自然科 学基金资助项 目 5 0 3 7 4 0 6 6 支架或支柱失效问题 不能被观测记录下来 。另 外 ， 对某些观测数据的精确度要求过高 ， 如支架端 面距是由顶梁第一接顶点至梁端距离 、梁端至煤 壁距离和煤壁片帮深度三部分组成 ，如果顶梁冒 空严重或煤壁片帮严重 ．要较准确地对端面距进 行度量实在是非常 困难。 1 ． 4观测工作量过大 工作面 日常矿压 观测工 作实际包括三项 内 容 井下数据观测记录， 对观测数据的统计分析并 找出工作面支护中存在的问题 ， 观测设备的维护。 由于上面两条原因 ，造成一个测工几乎无法完成 如此繁重的任务。如对“ 三量” 的观测， 在单体 面， 由于进刀缓慢，支柱的初始支设 和最终的回柱往 往不在一个班内进行 ，这时难 以由一个测工完成 一 次完接的观测循环 ，而多人观测又极易造成数 据混乱 ； 在综采面 ， 却又 由于推进速度快 ， 尤其是 在分段作业移架时，一个测工一般来不及对所有 数据进行全面观测 。 另外还有许多繁琐 的观测项 ． 如端面距 、 端面冒高 、 顶梁俯仰角 、 支柱歪斜角等 ， 这些数据都难 以测量 ，从而极大地增大了观测工 作量 。 1 ． 5缺乏合适的软件对观测数据进行整理分析 不同的工作面其观测内容互不相同，要明确 地反映工作面信息 ，必须对观测数据进行统计分 析， 并 以直观的图表形式将观测结果表示出来。 目 前大多数的观测软件 ，或者不能适用不 同工作面 的不同的要求 ， 或者没有 良好的人机交互界面 ． 从 而导致难于广泛适用。 由于这些原 因， 目前许多煤 矿或者没对所得的观测数据进行再处理 ．或者只 是进行简单的处理 ，甚至是采用手工进行统计分 析。 不仅效率及其低 下， 而且也没有起到矿压观测 应起到的效果。 维普资讯 2 0 0 6年第 2期 蒋坤等采煤工作面矿压观测及观测软件 7 2 对矿压观测方法的改进意见 1 观测内容及强度要能灵活多变。以前 。 工 作面矿压观测大都要求对“ j量” 内容进行全面的 观测。 前面已经分析过 ， 在工作面观测仪器装备不 全的情况下， “ __量”的全面观测非常困难。实际 上 ． 在工作面最能提高支护质量的因素是初撑力 ． 工作面存在的多数问题一般都能通过初撑力和工 作阻力 的大小和分布表现出来 。 因此 ． 工作面矿压 观测可仅 以初撑力和工作阻 力观测作为核心 内 容。 在保证核心观测内容的同时 ． 根据不同的工作 面情况确定其它观测内容。如对于底板松软的单 体面 ， 可同时进行支柱钻底量的观测 ； 而对于顶板 破碎的工作面。 则应该始终观测 冒顶情况。 不 同开 采时期 的矿压观测 内容 和观测强度应该是不 同 的 ． 例如在装面阶段 、 拆面阶段 、 初放 阶段等要求 进行更详细和全面的观测。 另外 ． 如果已经通过观 测发现工作面存在的某种支护问题并找出了导致 该 问题的原因．且该问题在短期内并不能得到处 理，再继续对该问题进行观测一般会得到同样的 结果 ， 这段时间内可停止对该 问题进行观测 。 2 尽量避免每次在固定支架处进行观测。 测线布置的不利之处是使工作面存在的问题不能 得到全面的反映 。尤其是不能完全发现支架的失 效问题。 因此建议取消工作面测线布置 ． 每次观测 都隔一定支架间隔进行随机的抽查。但完全取消 测线布置是不可能的 ．因为一些观测仪器只能是 隔一定的支架间隔安装在支架上 ．此处所说的取 消测线布置指的是尽量不要把观测焦点只集 中在 测线处 ，要尽可能地对工作面各处的矿压情况进 行全面的观测。 例如对综采面， 可考虑在所有支架 上安装压力表进行压力观测。 3 改变观测数据表示方法。 为 了减小观测工 作量。 使观测方法变得切实可行， 可考虑改变某些 观测数据的表示方法 。这里推荐一种对工作面存 在的问题或隐患的分 区段分严重性等级 的描述方 法。 例如对于煤壁片帮 ． 可预先规定各个严重性等 级的片深范围，在观测时记录某段片帮的起始支 架号及终止支架号 ，并根据观测者的估计确定其 严重性等级。 另外． 对一些不方便用数字记录的问 题则可用文字进行说明。 3 “ 支护质量分析师” 软件 介绍 观测方法的灵活多变性也必然要求有更加灵 活的观测软件与之相适应 ，计算机编程技术 的发 展使这样的软件的编制变得更加容易。此处介绍 的工作面支护质量观测分析软件 “ 支护质量分析 师” S u p p o r t Q u a l i t y A n a l y z e r ． 采用微软最新 推 出的计算平 台． N E T F r a me w o r k 1 ． 1下 的面 向对象 语言 C 编制而成 。其后端以 A c c e s s 数据库存储 工作面监测数据 。利用该软件针对某个工作面创 建工作面数据库时 。用户能 自主选择观测内容数 据项 ．并且某些观测 内容在以后的观测阶段仍然 可以变更。软件以支架号而不是测线号标志工作 面观测点位置 ． 不要求在工作面必须有测线布置。 该软件的报表有两种 日报表对每次的观测数据 进行分析 ． 利于发现工作面存在的各种问题 统计 报表对一 段时期内的观测数据进行统计分析 ， 以 得 出随工作面推进的矿压活动规律 。用户可以 自 由设置报表中要出现的图表项 。 图 1 是将该软件用于某综采面时所得的 日报 表上的截图。 四个 图表分别是初撑力 、 工作阻力 、 支架高度 和存在问题隐患沿工作面方向的分布图。前三个 图表中左侧的直方图表示观测值落在对应刻度值 范围的数 目占观测值总数的百分比。初撑力分布 图同时还根据设 定的初撑力指标值计算 出初撑力 数据的合格率 ，显然此处因为泵压过低导致初撑 力的合格率严重偏低。 第四个图叫问题与隐患图， 或不安全因素图。它以三种不同深度的充填 图案 表示 了工作面所存在问题的三个不同的严重性等 级 ． 此种表示方法 比较直观 ， 且能将工作 面某段范 围内存在 问题以连续的方式进行表示。在此处工 作面存在的主要 问题是煤壁片帮、端面冒落及顶 板淋水 。 对其它的工作面， 其存在的主要问题可能 有所不同， 这些都可以在软件中进行预先设定 。 另外 ， 软件还有许多辅助的功能选项 ， 这里不 多作介绍 。 维普资讯 8 能 源 技 术 与 管 理 2 0 0 6年第 2期 ／ ％ 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 5 7 5 9 0 1 0 8 ／ 絮 4 ． 7『 。 4 U 一H U l 4 ．or _ I - 5 i ’ 1 9． 5IL 23 ．3广 _ _ 21．6卜 8． 4． 21 ～ 3 ． 8 ／ ％ 1 O 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 5 7 8 9 0 1 0 5 ／架 4结 语 缡 } 壁 片帮 端面 冒落 顶板琳 水 机 巷 风 巷 图 1 “ 支护质 量分析师 ” 软件 日报裹中的图表 的， 它能更好地对工作面支护质量做 出统计分析。 [ 参 考 文 献] 目前采煤工作面矿压观测存在的问题除了对 该项工作重要性认识的不足外 ， 还有观测方法 、 观 测仪器及观测分析软件上的不足。其中观测方法 的改进应该是以支架压力的观测 为核心 ，其它观 测项应根据具体 的工作面情况进行确定 ．并在不 同时期能及时对观测内容 、 观测强度进行调整 ， 从 而实施一种更灵活 的观测方法 。“ 支护质量分析 师”软件是以这种改进的观测方法为依据而编制 [ 1 ]钱呜高， 刘听成． 矿山压力及其控制 修订本 [ M] ． 北 京 煤炭工业出版社， 1 9 9 1 ． [ 2 ]岑传鸿． 采场顶板控制及监测技术[ M] ． 徐州 中国矿 业大学 出版社． 1 9 9 8 ． [ 作者简介] 蒋坤 1 9 8 0 一 。 男 ， 河 南永城 人 ， 现为 中国矿业大 学能 源与安 全工程学 院采矿工程 系 o 3级研究生 。 [ 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 2 - 1 8 ] ● 1 1 1 ‘ 1 0aI t aC e 2r 0Und pr e s s ur e o Ds e r va Uon and i t s r e l e v a n t 0 b s e r v a t i 0 n s o f t wa r e J I ANG K u n ‘ ， XU J i a l i n ， J I N Ho n g we i ， Z HUANG De l i n 1 C o l l e g e o f E n e r g y S c i e n c e a n d S e c u ri t y E n g i n e e r i n g ， C U MT , X u z h o u， J i a n g s u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a ； 2 ． G a s R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h o n g q i n g C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 7 ， c h i n a Ab s t r a c t S o me p r o b l e ms a b o u t t h e c u r r e n t i mp l e me n t a t i o n s o f c o a l f a c e g r o u n d p r e s s u r e o b s e r v a t i o n a r e b r o u g h t f o r wa r d a n d a n a l y z e d ． A s e r i e s o f i mp r o v e d me t h o d s a r e p r o p o s e d a c c o r d i n g l y ．A p r o g r a m c o r r e s p o n d i n g t o t h e s e me t h o d s ，’ ’ S u p p o rt Q u a l i t y An a l y z e r ” ， a n d i t s f u n c t i o n a r e a l s o i n t r o d u c e d i n t h i s t he s i s ． Ke y W o r d s c o a l f a c e ；g r o u n d p r e s s u r e o b s e rva t i o n；s u p p o r t q u a l i t y a n a l y s i s 维普资讯