礦山壓力監(jiān)測在綜采工作面中的作用

高文哲

（甘肅能源化工職業(yè)學院，甘肅 蘭州 730207）

近年來，隨著社會主義現(xiàn)代化事業(yè)的加快進行，各個行業(yè)，也都加快了發(fā)展的速度，對煤炭等相關的礦產(chǎn)資源需求量越來越多，對于中小型煤礦來說，綜采工作面可以進一步更好的進行礦產(chǎn)開采工作，在開采過程中，因為高效益、安全系數(shù)高等優(yōu)點，深受中小型礦產(chǎn)企業(yè)的喜愛[1]。研究礦產(chǎn)綜采工作面的前提是研究綜采工作面的礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以進一步來確定綜采工作面周期來壓的規(guī)律[2]。

1 礦山壓力監(jiān)測以及綜采工作面概述

周期來壓是指礦井工作過程中直接頂初次垮落之后，隨著工作面繼續(xù)推進，在實際中工作面上方的老頂層巖石呈現(xiàn)懸露狀態(tài)，此時上覆巖層的重量由老頂?shù)膽冶谥苯觽鬟f給煤壁，此時上覆巖層已經(jīng)折斷的老頂重量將會直接壓在已經(jīng)垮落的矸石上，因此整個采煤工作面基本上處于老頂懸梁的保護之下[3]。隨著開采工作的進一步進行，不斷進行的煤礦開采使得綜采工作面老頂懸露的跨度達到了一定的狀態(tài)，在頂板自身承擔的重量以及礦產(chǎn)開采推動下，開采壁面的重量將會發(fā)生一定程度的折斷和垮落，隨著工作面的不斷深度開發(fā)，同樣的滑落現(xiàn)象會定期以同樣的方式出現(xiàn)，這種有規(guī)律、周期性的折斷和垮落現(xiàn)象稱為老頂?shù)闹芷趤韷骸?/p>

礦山綜采工作面壓力監(jiān)測系統(tǒng)是由安裝在工作面的壓力表和壓力表數(shù)據(jù)采集器以及其它礦山壓力監(jiān)測軟件而構成，在實際的開采中可以及時記錄工具壓力表能夠記錄工作面每5min的來壓情況，工作人員要進行科學的觀察記錄，通過數(shù)據(jù)采集將綜采工作面壓力表里的數(shù)據(jù)采集出來帶到地面，進一步通過網(wǎng)絡傳輸，將采集器中的數(shù)據(jù)傳到礦山的壓力監(jiān)測系統(tǒng)軟件中，以此來實現(xiàn)對礦山開采工作的周期來壓監(jiān)測和控制，比較直觀地掌握礦山的開采狀況，掌握工作面的來壓情況，通過進一步的分析進而得出礦山周期來壓的規(guī)律，為礦山綜采工作面的開采提供實質性的幫助[4]。

2 鶴壁八礦3004綜采工作面情況

鶴壁八礦3004工作面在相關的研究中非常具有代表性，位于三水平中央采區(qū)工作面，煤層為二疊系山西組二煤層，煤層底板高為457m～535m，地面標高為136m，埋深為539m～671m，煤層的上下部分分別是3002北采空區(qū)和3006工作面，左邊未開采的是3003工作面，北邊是未開采的3203工作面。整個綜采工作面的走向長為200m，傾斜平均長是125m，煤層傾斜角度為28度。煤層偽頂為砂質泥巖，厚度為0.3m，結構分布是以層狀為主，實際開采過程中容易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，局部為石英沙巖，質地堅硬，直接頂為泥巖，厚度為3.0m，顏色呈深灰色、性脆，密度較高，含植物化石碎片，表面光滑。綜采工作面的老頂是中粒砂巖，厚度為2.5m，呈深灰色狀，顆粒大小為中粒，以石英為主，含有部分炭質及白云母碎片，碎片表面呈現(xiàn)波狀紋理。綜采工作面的老底多為細粒砂巖，顏色呈深灰色，顆粒較小，成分以石英為主，厚度為5.3m，其余分布以石英為主，內含有部分白云母碎片和泥質條帶。整個綜采工作面老頂較為堅固，因此能夠維持相當程度的懸露面積，但是一旦出現(xiàn)塌落，則受損面積過大，會形成一定程度的沖擊波，具有非常強大的摧毀力，因此加大了工作面的應力。

3 礦壓監(jiān)測系統(tǒng)

3004豐臺工作面的切眼長度為125m，選擇了ZF2800-16/24型液壓輕放支架支護，在實際的安裝過程中共安裝了一百架綜采支架，根據(jù)綜采工作面以及礦山壓力表的特性，一共安裝了十個壓力表，編號分別為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，在礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)設置過程中，將壓力表的采集時間設定為每5min記錄一次來壓，監(jiān)測操作人員要平均每3d～5d到工作面用采集器收集一次數(shù)據(jù)，并且要及時上傳到電腦中的壓力監(jiān)測系統(tǒng)軟件中去，以此來保證相應的技術人員可以直觀地分析及掌握工作面的耐壓情況，進而通過對支柱阻力曲線的分析，及時地預測工作面周期來壓的規(guī)律，為整個礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

4 礦山壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

我們在分析過程中選擇了綜采工作面四次的來壓周期，經(jīng)過相應的數(shù)據(jù)分析，我們可以得出，在每一次工作面頂板周期來壓之前，工作面支架都會受到明顯的壓力，呈增加趨勢，隨后支架所受到的壓力開始逐漸穩(wěn)定。這主要是因為工作面支架與頂板接觸造成的，由于工作面支架后方懸空面積較大，因此當懸露到達一定的程度以后，頂板自然而然會發(fā)生大面積的垮落，由于面積大，其產(chǎn)生的沖擊力越大，支架就越會在短時間內受到越大的應力，因此支架的承受壓力就會上升。

5 工作面周期來壓期間安全技術措施

①在實際工作過程中，根據(jù)礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)直觀地掌握工作面周期來壓規(guī)律，領導和技術人員要統(tǒng)一現(xiàn)場，統(tǒng)一指揮，加快工作面的推進速度。②周期來壓期間要根據(jù)工作需要適當?shù)奶岣吖ぷ髅嬷Ъ苤螐姸?，保證追加初撐率不小于24MPa，綜采工作面的支架合格率要高于80%。③在實際工作進行中，要不斷提高綜采工作面支架的穩(wěn)定性，嚴禁出現(xiàn)支架高低差超限，高差應不大于支架側護板的2/3，要盡量防止并杜絕倒架、咬架、爬架等現(xiàn)象的出現(xiàn)。④在綜采工作面周期來壓期間，工作面應當盡量采直、采齊，以減少對于礦壁的壓力，為了進一步保證安全性和穩(wěn)定性，應當及時補壓減少煤墻片幫現(xiàn)象的發(fā)生。⑤綜采工作面現(xiàn)場的工作人員要確保擁有非常豐厚的經(jīng)驗，時刻觀察頂板情況，如果發(fā)生異?，F(xiàn)象要及時報告給有關部門。

6 結語

礦山生產(chǎn)過程中，綜采工作面的周期來壓有一定的規(guī)律可循，當前礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)及技術不斷發(fā)展，可以通過數(shù)據(jù)的采集和分析及時觀察工作面的壓力情況，很大程度地規(guī)避和控制了風險的產(chǎn)生，在發(fā)現(xiàn)異常情況的前提下可以及時采取安全措施進行補救，盡量減少工作面來壓期間所帶來的危害，可以更好地進行礦產(chǎn)生產(chǎn)工作。

[1]張亞楠．礦山壓力監(jiān)測系統(tǒng)在綜采工作面中的研究應用[J]．西部探礦工程,2014,26(03)：101-102．

[2]李靖．礦山壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程同步傳輸方法研究[A]．．綜采放頂煤技術理論與實踐的創(chuàng)新發(fā)展——綜放開采30周年科技論文集[C]．：,2012：5．

[3]戴明利,吳志剛,左敏．礦山壓力在線實時監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]．金屬礦山,2010(06)：123-125．

[4]薛光輝,陳潔,桑永剛,吳淼．一種礦山壓力監(jiān)測方法的研究與實現(xiàn)[J]．煤礦安全,2007(06)：8-10．