顏成龍

（青島本末巖控技術(shù)有限公司，山東 青島 266000）

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，對于煤炭能資源的需求量也在不斷增加，給煤礦企業(yè)帶來加大的壓力。在煤礦生產(chǎn)中，巷道開掘是比較重要的工程，而且通常由于巷道所在地區(qū)地質(zhì)條件較為復雜以及煤炭開采的特點而具有較高的危險性。這就需要在巷道掘進過程中通過科學的支護措施來確保開采空間圍巖的穩(wěn)定性以及掘進作業(yè)的安全性。此外，在巷道支護以及掘進作業(yè)中還需要按照規(guī)定的流程進行礦壓監(jiān)測，分析和總結(jié)礦壓規(guī)律來對空頂作業(yè)進行避免來降低巷道掘進中的事故概率。

一、壓力監(jiān)測的主要內(nèi)容和功能

（一）回采工作面液壓支架初始支護力及工作阻力監(jiān)測

液壓支架的初始支承對拉深面直接頂?shù)姆€(wěn)定性和破壞程度，以及初始壓力和周期壓力有很大的影響。一旦初始支護長時間低于要求值，容易出現(xiàn)壓力或頂板現(xiàn)象，帶來安全隱患。液壓支架的初始支承力一般要求不小于額定工作阻力的80%。

（二）巷道相對位移及工作面頂板動態(tài)監(jiān)測

采用數(shù)字收斂儀或地表位移觀測點對兩組巷道變形進行監(jiān)測，采用頂板分離儀對采空期頂板不同基準點巖層位移進行監(jiān)測。通過監(jiān)測和分析的兩個幫派和頂部，可以確定巷道嚴重變形區(qū)域，掌握頂板運動規(guī)律，確定巷道的破壞范圍，從而認識到巷道的穩(wěn)定性，分析巷道的支持的合理性，及時預警和治療可能的頂板事故。

（三）采空區(qū)超前支護壓力監(jiān)測

采用鉆孔應力儀，可在距巷道煤壁20m處，沿采煤斜向布置不同深度的不同孔內(nèi)安裝鉆孔應力儀，對回采工作面前方支護壓力進行監(jiān)測。同時對單體柱的壓力變化進行了監(jiān)測。通過對兩者監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以確定工作面正支護壓力、采掘影響下工作面前方高應力集中區(qū)、巷道頂板圍巖應力集中系數(shù)的影響范圍。在此基礎上，確定了工作面巷道超前支護距離和支護方式，并對沖擊壓力和頂板落差范圍提前采取相應措施。

（四）礦山壓力可視化分析與評價

依據(jù)前期已經(jīng)完成礦壓理論研究，結(jié)合目標煤礦工作面或巷道的地質(zhì)情況、開采方式等，在相關(guān)監(jiān)測設備監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎上，對煤礦工作面及巷道礦壓規(guī)律進行分析，最終給出目標工作面或巷道的礦壓規(guī)律分析與評價，并應用計算機進行可視化展示。

二、礦壓監(jiān)測系統(tǒng)搭建方式

礦壓監(jiān)測系統(tǒng)的設計應達到經(jīng)濟實用、技術(shù)先進、安全可靠、質(zhì)量優(yōu)良的要求，設計應遵循以人為本、先進性、可靠性和穩(wěn)定性、規(guī)范性和結(jié)構(gòu)化、可擴充性、易維護性和經(jīng)濟性、實用性和便利性等原則。礦壓監(jiān)測系統(tǒng)主要由綜采工作面工作阻力在線監(jiān)測子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)、錨網(wǎng)巷道錨桿/錨索支護應力監(jiān)測系統(tǒng)、礦山壓力數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)4個子系統(tǒng)組成。

（一）綜采工作面工作阻力在線監(jiān)測子系統(tǒng)

工作面設計若干架綜采支架安裝1臺壓力監(jiān)測分站，每臺壓力分站監(jiān)測1組支架的3個測點，取10架綜采支架安裝1臺壓力監(jiān)測分站來進行示意說明）。壓力分站采用一體化設計，集監(jiān)測、顯示、報警、總線接口、傳感器于一體。壓力分站由16位單片計算機控制，具有數(shù)據(jù)分析功能，自動顯示初撐力、當前工作阻力、最大工作阻力。當壓力值超過報警設定值時聲、光報警。

（二）巷道頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)

巷道頂板離層監(jiān)測的主要設備為巖層移動傳感器，每個離層傳感器配置了2個基點（深基點A、淺基點B），基點的安裝深度根據(jù)頂板地質(zhì)條件和選擇的支護方式確定。傳感器采用組合式設計，方便用戶的安裝和回收復用。傳感器具有數(shù)字顯示、報警、參數(shù)設置、485通訊功能。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，結(jié)合煤礦的具體頂板地質(zhì)條件，建議每隔50-100m安裝一組測點（傳感器），可分段布置。每組測點有2個位移基點。

（三）錨索支護／錨網(wǎng)巷道錨桿應力監(jiān)測系統(tǒng)

可以選擇在工作面巷道及掘進巷道的部分斷面安裝布置測點進行錨索／錨桿應力監(jiān)測，測點可與頂板離層測點相鄰安裝，按100m一組測點布置。一條巷道可布置一臺或多臺分站。每臺分站連接一定數(shù)量的離層傳感器、孔應力傳感器、錨桿傳感器。

（四）數(shù)據(jù)采集與分析

礦壓現(xiàn)場觀測主要是對工作面超前巷道破壞、頂板維護狀況、活柱下沉量、頂?shù)装逡平?、兩幫位移量以及煤幫片幫等礦壓現(xiàn)象進行記錄，且對工作面推進度、工作面地質(zhì)變化情況進行記錄和整理。

采用礦壓監(jiān)測系統(tǒng)對支架的工作狀態(tài)、液壓支架工作阻力進行獲取準確數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)科學的整理、有效全面的分析。

結(jié)束語：

綜上所述，礦壓監(jiān)測系統(tǒng)運行效果對于煤礦頂板管理工作質(zhì)量具有直接關(guān)聯(lián)性，基于布設一定數(shù)量的監(jiān)測點，利用科學有效的檢測方法采集各種監(jiān)測項目數(shù)據(jù)，然后基于數(shù)據(jù)分析，對于一些可能發(fā)生問題的位置，制定相應的預防措施，而已出現(xiàn)問題的區(qū)域，及時采取有效方法實施處理，進而提升生產(chǎn)安全性以及提升企業(yè)經(jīng)濟效益。