采场矿压规律研究-测试方案

煤矿采场矿压观测和支护适应性研究实施方案一、回采工作面矿压观测目的掌握工作面矿压显现规律，研究工作面来压步距和强度，确定工作面的实际支护强度，还可以指导工作面的顶板管理，提高工作面的安全系数，防止和减少顶板事故，为提高产量和降低事故率创造条件。同时，研究工作面开采引起的超前支承压力的影响范围和强度，为回采巷道的支护和维护提供定量的依据。主要目的包括以下四点：（1）掌握煤层工作面前后支承压力的分布规律；（2）掌握回采工作面顶板岩层的活动规律；（3）分析采场及工作面运输巷、回风巷的支护效果；（4）为改进回采巷道布置及工作面支护形式及密度提供理论依据。二、项目研究内容1、依据煤岩的基本物理力学参数试验，对主采煤层顶底板岩性进行分类；2、对主采煤层直接顶稳定性分析；并对主采煤层基本顶（老顶）及底板的分级；3、对回采工作面各测站的底板比压测试；4、测试回采工作面单体支柱初撑力、工作阻力、活柱下缩量和顶底移近量；5、对回采工作面运输巷和回风巷变形及断面收缩率监测，并分析工作面超前支承压力影响范围。通过现场观测分析工作面的初次来压（对于正在生产的工作面则难以观测到）、周期来压期间的矿压显现特征，来压步距，分析工作面支护强度、动载系数，评价工作面支护效果与支护可靠性，并推荐与之相适应的工作面支护方案。三、采场矿压观测方法1、回采工作面测站、测点布置及观测方法工作面测站的布置如图1所示，以工作面斜长60m为例，根据工作面长度和运输条件，工作面内布置3个测站，每个测站布置3条测线，布置在相邻的3架支柱上。测站布置位置：距上下两端头10m各布置一个测站，中间的测站布置在距下端头30m处，自上而下编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。根据工作面的排控顶，按照实际工序情况进行测试。2、测点参数的观测方法支柱初撑力采用单体支柱测力计直接测取，工作阻力是在初撑力读数半小时后和每道工序前后直接采用单体支柱测力计测取；活柱下缩量采用标点法普通钢尺测量：初撑力测试后，用钢锯在柱锁和活柱上各打一个标点，用钢卷尺读取初读数，并随工作面的推进每道工序前后测读数并记录；顶底板移近量的观测是在每条测线之间安设基点，用煤电钻在顶板上打眼，眼深200mm左右，楔入150mm长的带有铁钉的木塞，底板以相同的方法设点，注意底眼中心要与顶眼打在同一法线上，测点一般在采煤工序后即使安设，观测仪器用测尺，测点设置后，立即测取读数，观测数据记录见表1。观测同时观察工作面的顶、底板情况及煤壁矿压显现，回采工作面一般按照规定的作业循环，在每一班固定的时间系统观测一次，观测时间为1～2个周期来压。测点位置如图1所示。3、观测数据记录及结果分析表1单体支柱工作面“三量”观测记录表月日班观测人：测点编号时间(时、分)测点位置支柱压力/MPa支柱下缩量/mm顶底移近量/mm测力计号备注(生产工序等)距煤壁/m距老塘/m1234…4、工作面运输巷和回风巷测点布置工作面上下平巷是连接工作面和外部生产系统通道，其合理的支护形式是保证安全、高效开采的必要前提，也是提高矿井经济效益的重要一环，尤其工作面地质条件属于不稳定煤层，研究回采巷道的变形及矿压显现特征对工作面巷道合理支护具有指导意义。工作面超前支护距离为20米，为准确测定超前支承压力分布，分别在运输巷和回风巷各布置4个位移测站和4个矿压测站，如图1所示。位移和矿压测站在运输巷和回风巷端部依次向外每隔5m交叉布置1个测站，每个测站布置一条测线，测站位置随回采工作面移动而向前移动。回风巷和运输巷内进行巷道变形观测，观测方法采用在巷道顶底板及两帮打1～1.5m的钻孔，用木锚杆锚固后作为观测基点。观测仪器为测杆、钢卷尺，测站布置如图2所示。在工作面前方取4个断面，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示。巷道变形测站Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ断面距工作面分别为5m、15m、25m、35m，各测点每天测试一次，观测数据记录见表2。AAABB图2巷道变形测站布置断面图表2巷道变形测站数据测点编号观测日期距工作面距离（m）上下日变形量(mm)上下累计变形量（mm）左右日变形量(mm)左右累计变形量（mm）备注1234…注：负值代表收缩。回风巷和运输巷内进行巷道矿压观测，观测方法同回采工作面的矿压观测方法，在每一班固定的时间系统观测一次，观测时间为1～2个周期来压。测点位置如图1所示，观测数据记录见表3。表3单体支柱工作面“三量”观测记录表月日班观测人：测点编号时间(时、分)测点位置支柱压力/MPa支柱下缩量/mm顶底移近量/mm测力计号备注(生产工序等)距工作面/m1234…5、回采工作面底板比压测试单位面积上所能承受的最大压力称为底板比压。底板比压的75%称为底板的容许比压。回采工作面上覆岩层的压力，通过煤壁前方煤体、工作面内和巷道中的支护设备及采空区矸石传递到岩层底板上，使其产生不同程度的破坏。因此，在生产现场直接测定底板的抗压入强度和穿透度等参数，数据比较可靠。测试底板比压具体方法如下：测定参数：底板比压q，压入深度h。所需仪器：液压支柱底座压模皮尺便携式带压力表液压枪（见图3）。图3所加工测压注液枪及压模图3所加工测压注液枪及压模测压表实施方案：从工作面的端头，沿工作面的倾斜方向每隔10m布置一个测区，由于本工作面长60m，共布置6个测区，每个测区布置1或2个测点，测点离煤壁的距离为1.5m，见图4。图4底板比压测点布置图测定底板比压时，要求测点的顶、底板要平整，仪器要与直接顶、直接底接触，且暴露时间越短越好。仪器要与底板垂直，且安设必须做到，清理浮煤，浮矸，平整柱窝，露出要观测的底板；清理顶板，勿使顶盖与荆条、木梁、破碎顶板等软物接触。要将仪器安设在清理好的柱窝里，一人手扶支柱，另一个人向其注液，直至稳定后人松开。此时仪器安设完毕，记下压力表与压入深度的初读数，然后按照每次增加0.5MPa，记录压力表与压入深度的读数，直至底板被破坏。由于底板的抗压入强度为底板表分层弹性变形阶段的极限比压值，为了求得这一数值，注液加压可持续到表分层完全破坏，直至第二分层变形前为止。每次测定时，应根据底板的软硬程度选好相应规格的底板压模。底板松软时选用直径较大的压模，反之则选用直径较小的压模。底板压模的直径有40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、150mm可供选择。测得表分层完全破坏的理想数据后，卸压，此时测量工作完成。四、矿压观测进度安排矿压观测主要进度安排及要求为：（1）了解工作面的基本地质特征，并对工作面回采过程中遇到的问题进行收集并分析；（2）矿压观测的准备工作，主要是矿压观测设备和仪器的准备；（3）回采工作面一般按照规定的作业循环，在每一班固定的时间系统观测一次，监测时间为原则上为1~2个周期来压，并根据测压的实际数据进行安排监测日期；（4）回采巷道的位移和矿压观测频率分别为每天观测一次和每一班固定的时间系统观测一次，监测时间为原则上为1~2个周期来压，并根据测压的实际数据进行安排监测日期；（5）矿压观测结束后进行整理数据，编写报告。五、矿压观测方案实施保障昆明煤炭科学研究所：编制实施矿压观测方案以及方案实施过程中的安全措施；（2）负责采购和准备矿压观测的设备和仪器；（3）矿压观测方案实施过程中，安排两名矿压观测专业人员；（4）矿压观测结束后进行整理数据，编写报告。煤矿：（1）矿压观测方案实施过程中，提供一间办公室进行观测数据的处理；（2）矿压观测方案实施过程中，指派5-6名现场工人来配合施工，其中至少一名为技术人员。六、观测设备和仪器序号设备名称单价（元）数量（台）总