煤礦單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)控

惠慶祝

(七臺(tái)河市桃山區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)察管理局，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

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煤礦單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)控

惠慶祝

(七臺(tái)河市桃山區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)察管理局，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

在具體工作中，應(yīng)根據(jù)采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)和地質(zhì)條件、觀測(cè)設(shè)備、人力和物力、管理水平等條件，結(jié)合監(jiān)控目的，擇優(yōu)選擇一種比較合適的監(jiān)控方法和監(jiān)控指標(biāo)。同時(shí)，監(jiān)控方法和監(jiān)控指標(biāo)也應(yīng)符合工作面具體條件，不應(yīng)生搬硬套。主要研究了監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)指標(biāo)及指標(biāo)值、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)、單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程。

煤礦；單體支柱；工作面；支護(hù)；質(zhì)量監(jiān)控

為便于不同生產(chǎn)技術(shù)和地質(zhì)條件的采煤工作面選擇合理的監(jiān)控方法，應(yīng)對(duì)監(jiān)控方法進(jìn)行合理分類。監(jiān)控方法可分為比值法、阻力法、位態(tài)法和綜合法。工作面支護(hù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要有:頂板下沉量、活柱下縮量、支柱初撐力、工作阻力和工作阻力增量、支柱二次注液后活柱伸長(zhǎng)量、頂板臨界下沉量、頂板下沉速度等。這些監(jiān)控指標(biāo)反映了采煤工作面支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)，合理地組合監(jiān)控指標(biāo)便可正確反映支柱剛度、支護(hù)系統(tǒng)剛度、支柱工作阻力分布、支柱實(shí)際承載能力、支架與圍巖相互作用關(guān)系、支護(hù)狀況和頂板動(dòng)態(tài)。

任何一種監(jiān)控方法都有一定的局限性。只有在條件適宜時(shí)，才能獲得良好的監(jiān)控效果，起到加強(qiáng)頂板控制的作用。值得注意的是，針對(duì)某一具體條件的工作面，可以選擇不同的監(jiān)控方法。在具體工作中，應(yīng)根據(jù)采煤工作面的生產(chǎn)技術(shù)和地質(zhì)條件、觀測(cè)設(shè)備、人力和物力、管理水平等條件，結(jié)合監(jiān)控目的，擇優(yōu)選擇一種比較合適的監(jiān)控方法和監(jiān)控指標(biāo)。同時(shí)，監(jiān)控方法和監(jiān)控指標(biāo)也應(yīng)符合工作面具體條件，不應(yīng)生搬硬套。

1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)指標(biāo)及指標(biāo)值

單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)分為日常監(jiān)測(cè)和專項(xiàng)觀測(cè)。專項(xiàng)觀測(cè)包括:裝面，拆面，初放，工作面上、下端頭，特殊地點(diǎn)(地質(zhì)破壞帶、老巷)的觀測(cè)。上述監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在監(jiān)測(cè)內(nèi)容、指標(biāo)及指標(biāo)值方面都不盡相同。

1.1 日常監(jiān)測(cè)

日常監(jiān)測(cè)包括支護(hù)參數(shù)、頂板狀態(tài)參數(shù)、頂板動(dòng)態(tài)(老頂來(lái)壓、斷裂等)監(jiān)測(cè)。支護(hù)參數(shù)又分為工作空間基本支護(hù)參數(shù)與切頂排所增加切頂支柱參數(shù)。

前者支護(hù)參數(shù)有:支柱初撐力、支柱循環(huán)末阻力、支柱活柱下縮量和支柱鉆底量等。支柱初撐力是單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)最重要的指標(biāo)之一，其指標(biāo)值既要滿足工作面基本支護(hù)初撐強(qiáng)度能平衡3倍采高巖重的要求。支柱循環(huán)末阻力與活柱下縮量是判斷支柱是否失效的指標(biāo)。如果支柱降阻而活柱又下縮，說(shuō)明該支柱已失效。支柱鉆底量是反映支護(hù)系統(tǒng)剛度的一個(gè)指標(biāo)。如果支柱鉆底量超過(guò)原煤炭部的有關(guān)規(guī)定，就必須采用穿鐵鞋，甚至穿大號(hào)鐵鞋等措施。后者參數(shù)，視不同情況可采用初撐強(qiáng)度(kN/m2)或支護(hù)強(qiáng)度( kN/m2)。

對(duì)不規(guī)則垮落帶中沒(méi)有老頂?shù)墓ぷ髅?，所增加切頂支柱的初撐?qiáng)度:放頂步距1 m左右時(shí)，取75 kN/m2～100 kN/m2；放頂步距2 m左右時(shí)，取150 kN/m2～200 kN/m2。對(duì)直接頂厚度小于1倍采高、老頂厚度又小于3 m的工作面，在老頂初次來(lái)壓后，若不采用挑頂1倍采高的措施，可增加切頂支柱(架)的初撐強(qiáng)度，使老頂沿切頂排切斷。

對(duì)直接頂厚度大于1倍采高或直接頂厚度小于1倍采高但已采取挑頂1倍采高措施的工作面，如果不規(guī)則垮落帶中有老頂，則切頂排所增加的切頂支柱(架)的支撐強(qiáng)度(按工作阻力計(jì)):基本頂1.5 m厚時(shí)為600 kN/m2，2.0 m厚時(shí)為900 kN/m2，2.5 m厚時(shí)為1 200 kN/m2。以此平衡基本頂斷塊的重量。頂板狀態(tài)參數(shù)有:頂?shù)装逡平?、臺(tái)階下沉量、端面冒頂高度。這些指標(biāo)均不應(yīng)超過(guò)相關(guān)規(guī)定。確定頂?shù)装逡平恐笜?biāo)值時(shí)，應(yīng)注意實(shí)測(cè)的頂?shù)装逡平颗c實(shí)際值的差異，因而要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。頂板動(dòng)態(tài)參數(shù)主要包括:老頂來(lái)壓規(guī)律和頂板中斷層分布情況。必須及時(shí)監(jiān)測(cè)頂板斷層情況，并準(zhǔn)確填寫在采礦工程平面圖上。當(dāng)遇到與工作面布置方向平行的斷層時(shí)，應(yīng)采取特殊控頂措施。

1.2 專項(xiàng)監(jiān)測(cè)

A.裝面。每根支柱都要監(jiān)測(cè)，每根支柱的初撐力都符合要求時(shí)，才能投入生產(chǎn)。B.拆面。拆面前，每根支柱都要監(jiān)測(cè)，每根支柱的工作阻力都不低于規(guī)定的數(shù)值時(shí)，才能進(jìn)行拆面作業(yè)。C.初放。直接頂初次垮落時(shí)，切頂排所增加的切頂支柱的初撐強(qiáng)度應(yīng)保證直接頂在切頂線處被切斷。增加的初撐強(qiáng)度視直接頂初次垮落步距的不同而有所區(qū)別。老頂初次來(lái)壓時(shí)，切頂排所增加的切頂支柱(架)的支護(hù)強(qiáng)度(按工作阻力計(jì))應(yīng)能平衡老頂懸露長(zhǎng)度重量的一半，增加的支護(hù)強(qiáng)度按老頂初次來(lái)壓步距的大小而定。D.工作面兩端。工作面兩端的監(jiān)測(cè)就是對(duì)四對(duì)八梁支護(hù)的監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)支柱的初撐力。由于一根長(zhǎng)鋼梁下三根支柱互相影響，因此，應(yīng)在三根支柱都支設(shè)好后，再測(cè)量其初撐力，只要其平均初撐力能符合有關(guān)規(guī)定即可。應(yīng)用長(zhǎng)鋼梁支護(hù)的工作面，其初撐力的計(jì)算方法也如此。E.特殊地點(diǎn)。當(dāng)工作面遇到地質(zhì)破壞帶或老巷時(shí)，應(yīng)制定專門的支護(hù)措施，同時(shí)要對(duì)這些地點(diǎn)處的支柱初撐力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，務(wù)必使其都符合要求。

在裝面、拆面時(shí)，必須監(jiān)測(cè)每根支柱的初撐力和工作阻力。初放時(shí)，不論是直接頂初次垮落還是老頂初次來(lái)壓，應(yīng)每3根支柱監(jiān)測(cè)1根。盡管對(duì)付老頂初次來(lái)壓利用的是支柱的工作阻力，但初撐力也應(yīng)盡量大些，絕不允許低于有關(guān)規(guī)定值。特殊地點(diǎn)的支柱也應(yīng)每3根監(jiān)測(cè)1根，使支柱初撐力不低于規(guī)定的要求。工作面兩端的四對(duì)八梁，每端監(jiān)測(cè)一對(duì)即可。日常監(jiān)測(cè)是沿工作面每10 m左右設(shè)一條觀測(cè)線進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于切頂線新增切頂支柱(架)，在觀測(cè)線兩側(cè)各監(jiān)測(cè)一根即可，務(wù)必保證切頂支柱達(dá)到規(guī)定的初撐力。

2 單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程

單體支柱工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程主要包括觀測(cè)線的布置、數(shù)據(jù)的量測(cè)及日常監(jiān)報(bào)等。為保證整個(gè)回采時(shí)期的安全高效生產(chǎn)，須對(duì)工作面支護(hù)質(zhì)量實(shí)行“全方位、全過(guò)程”的監(jiān)測(cè)。因此，除了進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)(包括初放、工作面端頭和特殊地點(diǎn))外，還要加強(qiáng)裝面與拆面兩個(gè)首末階段的監(jiān)測(cè)。

日常監(jiān)測(cè): A.測(cè)線布置。用于量測(cè)工作面的推進(jìn)距離。B.數(shù)據(jù)量測(cè)。第一，第一排上某測(cè)線點(diǎn)支柱的初撐力若不夠，則此測(cè)線上、下5 m左右范圍內(nèi)的支柱均應(yīng)檢測(cè)并補(bǔ)液整改，務(wù)必達(dá)到規(guī)定要求。末前排還要進(jìn)行切頂支柱工作阻力抽查，一般情況下，只對(duì)每一測(cè)線上、下方的新增切頂支柱各抽查l根，而在直接頂初次垮落和老頂初次來(lái)壓期間要對(duì)切頂支柱每3根抽查1根，并務(wù)必使之達(dá)到初撐力要求。第二，向前推進(jìn)一個(gè)月后，平時(shí)只需量測(cè)各測(cè)線的初撐力和末前排支柱阻力，以及對(duì)各測(cè)線上、下方各抽查一根切頂支柱阻力即可。而在頂板周期來(lái)壓期間，仍然要對(duì)各條測(cè)線的活柱高度和采高進(jìn)行觀測(cè)，以反映頂板下沉量超限與否、支柱失效率大小等。第三，對(duì)于支柱鉆底量，對(duì)末前排測(cè)點(diǎn)支柱的鉆底量分別在平時(shí)和周期來(lái)壓期間各統(tǒng)計(jì)觀測(cè)一次，并把抽查結(jié)果記錄在備注欄中。如底板狀況發(fā)生改變或?qū)︺@底量還有疑慮，可再量測(cè)一次。第四，對(duì)工作面兩端頭四對(duì)八梁支護(hù)，只抽查一對(duì)鋼梁三根支柱的初撐力，并務(wù)必使之平均初撐力達(dá)到規(guī)定要求。第五，對(duì)工作面斷層產(chǎn)狀要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在備注欄中做好記錄，及時(shí)填入采礦工程平面圖。第六，對(duì)端面冒高、臺(tái)階下沉等頂板狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和素描，對(duì)本班無(wú)法解決的問(wèn)題和隱患要有重點(diǎn)記述。

[1] 胡湘宏.巷道施工技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2014.

[2] 趙利安.采煤概論[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[3] 孟憲臣，李洪，李洪剛.煤礦開采與掘進(jìn)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2008.

[4] 周英.采煤概論[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2006.

[5] 徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

Quality control of coal mine single pillar working face

HUI Qing-zhu

(Coal Production Safety Supervision Administration of Taoshan District, Qitaihe City, Qitaihe 154600, China)

According to the coal production face of the production technology and geological conditions, observation equipment, human and material resources, management level and other conditions, it should choose a more appropriate monitoring method and monitoring indicator combined with the purpose of monitoring. At the same time, monitoring methods and monitoring indicators should also meet the specific conditions of the working face without mechanical application. This paper mainly studied the monitoring content, monitoring indicators and index values, special monitoring and single pillar face support quality monitoring process.

Coal mine; Single pillar; Working face; Support; Quality control

2017-03-05

惠慶祝(1981-)，男，工程師。

TD 323

B

1674-8646(2017)10-0098-02