111.矿山压力及其控制第十一章

1、矿山压力及其控制 主讲：王家臣第十一章 矿山压力现场观测方法 11.1 矿压现场观测概述 11.1.1 矿压观测类型及目的 目的：回采工作面矿压观测的目的在于掌握工作面老顶来压显现，步距和强度；分析回采空间支架与围岩相互作用关系；为研制采煤机和支护设备、合理地安排工序、合理地选择采煤参数、支护方式和顶板管理方法提出要求和提供科学依据。掘进巷道面现场观测的目的：在于掌握井巷围岩破坏、变形过程、应力分布规律；分析井巷支架与围岩相互作用关系；为选择合理支护方式、确定合理护巷参数，为改进巷道支护提供科学依据。矿压观测类型：（1）常规观测：掌握矿压活动基本规律，综合分析矿压控制问题；（2）专项观测：分析

2、影响矿压的某些因素(顶煤运移)。11.1.2 矿压观测的内容 （1）常规观测的内容 单体支架工作面一般需观测“三量”顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩。液压支架工作面一般还需要观测顶板破碎度等。（2）专项观测的内容 通常根据所研究问题的性质决定需进行的专门观测目的，如上覆岩层变形、移动和破坏过程，支架外载分布等。 11.1.3 工作面矿压现场观测及统计工作步骤 （1）测前准备测前准备工作包括：选定测区、搜集测区地质及技术资料；编制采场矿压观测计划；抽调和培训测压人员，组建测压站；准备矿压观测仪表和工具等。（2）现场观测连续观测：从开切眼推采起，分班连续观测工作面矿压基本参数，如“三量”，直测到老

3、顶初次来压或数次老顶周期来压以后，以至采场停采。专项观测：为查明影响工作面矿压参数的因素，或研究单项矿压课题所进行的不定期观测。测压期间：观测人员要明确所测数据的用途，注意所测数据的代表性、准确性和科学性。井上下人员要密切配合，按观测计划规定办事，及时整理观测资料，掌握观测进度，及时预报矿压状况，为安全生产服务。（3）总结工作根据预定观测目的，在日常整理资料的基础上，对所测数据集中逐项细致整理，并进行数据统计分析，提出对所测工作面矿压规律的认识，并以此分析控制顶板或改进支架等措施，最后编写观测报告。11.1.4 回采工作面及顺槽测点布置 工作面矿压观测，一般沿工作面布置上、中、下三条测线，进行

4、测线编号。顺槽顶底板移近量等的观测设置点距工作面要大于60m。对于放顶煤开采而言，由于采动影响区范围扩大，因此顺槽观测的初始设置点距工作面距离还要加大，可达80m。如图11-1。工作面60m60m采空区下顺槽上顺槽图11-1 回采工作面及顺槽测点布置11.1.5 观测组织 无论是综采还是普采，一般观测期间，“三量”及统计观测分班连续进行，井下交接班，每班两人。普采工作面三班观测任务除每班测定“三量”外，第一生产班还统计上、下顺槽顶底板移近量及支架折损；第二生产班统计支架密度；放顶准备班测量采高。综采工作面四班观测任务分工为：第一生产班观测“三量”，维修压力自记仪，更换表纸；第二生产班观测“三量

5、”及上下顺槽顶底板移近量；第三生产班观测“三量”，统计支架工作及损坏状况；检修准备班主要统计顶板破碎度、采空区顶板冒落状况及安全阀开启率等。11.1.6 观测计划编制 在每次现场矿压观测前，必须编写矿压观测计划，其中包括：观测目的，观测条件观测内容和方法，观测进度和组织，资料整理方法及观测报告提纲等内容。 11.2 矿山压力的现场观测方法 11.2.1 采场围岩移近量及其速度观测 （1）采场顶底板移近量观测具体方法：首先选好观测地点，由于采场是随工作面推进运动着的，且采场的宽度很小，一般只有十几米，所以测点的存在时间很短，一般从靠近煤壁设置测点起，测至靠近采空区测点报废止，只有几天时间，且受生

6、产的干扰、影响极大。所以测点设置，一定要考虑到生产、安全等因素。选好测点后，要分别在顶底板上固定基点。测杆图11-2 ADL-2.5型测杆然后用ADL-2.5型测杆人工量测，如图11-2。一般是每隔24hr或移架前后各测读一次，并做好记录，待室内整理分析。（2）活柱下缩量观测用直尺或钢卷尺每隔24架测读一次，回柱前测读一次。如图11-3。此外还可使用国产YSZ-型液压支架压力下缩自记仪观测活柱循环下缩量。图11-3 活柱下缩量观测示意图（3）顶底板移近速度观测顶底板移近速度观测相对较难。目前常用的是KY-80型动态仪，如图11-4。每隔6、 3 、 2 、 1 、30读数一次，然后填入相应的表

7、格中。由于动态仪必须连续放置，一般一次观测在30以上，所以受生产等的影响很大。图11-4 顶底板移近速度观测示意图11.2.2 支护阻力观测 （1）单体摩擦支柱支护阻力观测测力计单体摩擦支柱支护阻力可用ADJ-45和ADJ-50型机械测力计测定。机械式测力计俗称压力盒，其基本原理就是通过变形拆分成受力大小。如图11-5。 Pu压力盒图11-5 测力计安装及待定特定曲线（2）液压支柱的支护阻力观测液压支柱（支架）的支护阻力观测。目前常用国产的圆图压力记录仪观测，简称压力自记仪。将自记仪与支柱的液压管路接通，这样自记仪内的压力与支柱内的压力均等，以此反映支柱的内压值。在自记仪的表盘上放有专用记录纸

8、，上放有记录笔，随着压力大小自动记录画在记录纸上，获得支架运行特性曲线。 11.2.3 顶板破碎度统计观测 顶板统计观测是利用简单量测工具广泛而大量收集不同地质和技术条件下顶板破坏状态的资料，加以统计分析，从而研究矿压规律的方法。它适用于观测中等稳定和不稳定顶板，如页岩、砂页岩、弱面发育的顶板。我国近年来用此法观测顶板破碎度的作法是每天在检修班利用2米木折尺，每隔35架液压支架进行观测，从采场一端连续观测至另一端，如图11-6。图11-6 顶板破碎度统计原理室内计算a、b、c、d、h诸值平均值，再求d与s之比，用E表示，即为全采场顶板破碎度日平均值，单位为。用它可大致地评价顶板稳定性。由于E=

9、d/s，故E随d、s而变化，所以不管S值大小，只讲E值，可比性差。为了弥补这个不足，利用回归分析建立工作面的E=ABS线性方程，并以S=1米处的E值做为评定顶板稳定性的指标，提高了各工作面的E值可比性，称此E值为顶板破碎指数，用 表示。 11.2.4 巷道矿压现场观测 A、围岩移动观测 巷道顶底板移近量观测巷道顶底板移近量可用ADL-2.5型测杆或KY-80型动态仪观测。由于回采巷道顶底板移近量观测的时间较长，所以观测处的支架要完好，两帮整齐，观测基点设置牢固。为了反映工作面采动影响，一般应从巷道的观测变形量中减去蠕动变形量。 巷道底臌观测巷道底臌观测的难度较大，主要是选好参考基点。所用工具即

10、为一般的钢尺，具体观测时要视实际情况布置观测点。B、巷道支架受载观测 C、用楔体液压应力计测量 煤体应力 图8-23 拱形支架测力计布置及安装图1木背板；2测力计护板；3测力计；4测力计托架图8-24 楔体液压应力计结构图 1液压囊；2压力表；3外楔体；4内楔体（1）直接观测H垮和Kp ，如图11-9。 （2）掘观测巷观察覆岩破坏状态在采空区上方掘专门巷道，对覆岩破坏状况进行观察和仪器观测。观测巷应在回采前布置好，这种方法获得的数据较准确，但费用高。现在的生产部门不易实现。11.2.5 回采后上覆岩破坏过程及高度观测 图11-9 直接观测H垮和Kp示意图（3）深部基点观测覆岩运动过程回采前在覆岩内布置若干观测钻孔，孔内放置特制的观测点。在回采过程中，观测测点位置的移动，从而测得测点所在岩层的移动和破坏状况。（4）钻孔摄影法利用KS-150型钻孔摄影仪在采空区上覆岩层钻孔中，从地面拍摄不同深度孔壁的照片，得出覆岩破坏状态。（5）钻孔电视利用钻孔电视可在地面直接观察干燥或清水钻孔表面岩层结构、裂隙大小、断层度及倾向等。钻孔电视是利用电视的光电转换原理，通过摄像机把钻孔或井下地质面光反映到地面监视器的光屏上，以便直接观察的设备。11.2.6 液压支架外载观测 （1）用测力销测液压支架外载仅仅靠常规的矿压观测已