矿山压力监测在综采工作面中的作用

2018-01-30高文哲

世界有色金属 2018年3期

高文哲

（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730207）

近年来，随着社会主义现代化事业的加快进行，各个行业，也都加快了发展的速度，对煤炭等相关的矿产资源需求量越来越多，对于中小型煤矿来说，综采工作面可以进一步更好的进行矿产开采工作，在开采过程中，因为高效益、安全系数高等优点，深受中小型矿产企业的喜爱[1]。研究矿产综采工作面的前提是研究综采工作面的矿山压力监测系统，以进一步来确定综采工作面周期来压的规律[2]。

1 矿山压力监测以及综采工作面概述

周期来压是指矿井工作过程中直接顶初次垮落之后，随着工作面继续推进，在实际中工作面上方的老顶层岩石呈现悬露状态，此时上覆岩层的重量由老顶的悬壁直接传递给煤壁，此时上覆岩层已经折断的老顶重量将会直接压在已经垮落的矸石上，因此整个采煤工作面基本上处于老顶悬梁的保护之下[3]。随着开采工作的进一步进行，不断进行的煤矿开采使得综采工作面老顶悬露的跨度达到了一定的状态，在顶板自身承担的重量以及矿产开采推动下，开采壁面的重量将会发生一定程度的折断和垮落，随着工作面的不断深度开发，同样的滑落现象会定期以同样的方式出现，这种有规律、周期性的折断和垮落现象称为老顶的周期来压。

矿山综采工作面压力监测系统是由安装在工作面的压力表和压力表数据采集器以及其它矿山压力监测软件而构成，在实际的开采中可以及时记录工具压力表能够记录工作面每5min的来压情况，工作人员要进行科学的观察记录，通过数据采集将综采工作面压力表里的数据采集出来带到地面，进一步通过网络传输，将采集器中的数据传到矿山的压力监测系统软件中，以此来实现对矿山开采工作的周期来压监测和控制，比较直观地掌握矿山的开采状况，掌握工作面的来压情况，通过进一步的分析进而得出矿山周期来压的规律，为矿山综采工作面的开采提供实质性的帮助[4]。

2 鹤壁八矿3004综采工作面情况

鹤壁八矿3004工作面在相关的研究中非常具有代表性，位于三水平中央采区工作面，煤层为二叠系山西组二煤层，煤层底板高为457m～535m，地面标高为136m，埋深为539m～671m，煤层的上下部分分别是3002北采空区和3006工作面，左边未开采的是3003工作面，北边是未开采的3203工作面。整个综采工作面的走向长为200m，倾斜平均长是125m，煤层倾斜角度为28度。煤层伪顶为砂质泥岩，厚度为0.3m，结构分布是以层状为主，实际开采过程中容易出现脱落现象，局部为石英沙岩，质地坚硬，直接顶为泥岩，厚度为3.0m，颜色呈深灰色、性脆，密度较高，含植物化石碎片，表面光滑。综采工作面的老顶是中粒砂岩，厚度为2.5m，呈深灰色状，颗粒大小为中粒，以石英为主，含有部分炭质及白云母碎片，碎片表面呈现波状纹理。综采工作面的老底多为细粒砂岩，颜色呈深灰色，颗粒较小，成分以石英为主，厚度为5.3m，其余分布以石英为主，内含有部分白云母碎片和泥质条带。整个综采工作面老顶较为坚固，因此能够维持相当程度的悬露面积，但是一旦出现塌落，则受损面积过大，会形成一定程度的冲击波，具有非常强大的摧毁力，因此加大了工作面的应力。

3 矿压监测系统

3004丰台工作面的切眼长度为125m，选择了ZF2800-16/24型液压轻放支架支护，在实际的安装过程中共安装了一百架综采支架，根据综采工作面以及矿山压力表的特性，一共安装了十个压力表，编号分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，在矿山压力监测系统设置过程中，将压力表的采集时间设定为每5min记录一次来压，监测操作人员要平均每3d～5d到工作面用采集器收集一次数据，并且要及时上传到电脑中的压力监测系统软件中去，以此来保证相应的技术人员可以直观地分析及掌握工作面的耐压情况，进而通过对支柱阻力曲线的分析，及时地预测工作面周期来压的规律，为整个矿产企业生产过程提供可靠的数据参考。

4 矿山压力监测数据分析

我们在分析过程中选择了综采工作面四次的来压周期，经过相应的数据分析，我们可以得出，在每一次工作面顶板周期来压之前，工作面支架都会受到明显的压力，呈增加趋势，随后支架所受到的压力开始逐渐稳定。这主要是因为工作面支架与顶板接触造成的，由于工作面支架后方悬空面积较大，因此当悬露到达一定的程度以后，顶板自然而然会发生大面积的垮落，由于面积大，其产生的冲击力越大，支架就越会在短时间内受到越大的应力，因此支架的承受压力就会上升。

5 工作面周期来压期间安全技术措施

①在实际工作过程中，根据矿山压力监测系统直观地掌握工作面周期来压规律，领导和技术人员要统一现场，统一指挥，加快工作面的推进速度。②周期来压期间要根据工作需要适当的提高工作面支架支撑强度，保证追加初撑率不小于24MPa，综采工作面的支架合格率要高于80%。③在实际工作进行中，要不断提高综采工作面支架的稳定性，严禁出现支架高低差超限，高差应不大于支架侧护板的2/3，要尽量防止并杜绝倒架、咬架、爬架等现象的出现。④在综采工作面周期来压期间，工作面应当尽量采直、采齐，以减少对于矿壁的压力，为了进一步保证安全性和稳定性，应当及时补压减少煤墙片帮现象的发生。⑤综采工作面现场的工作人员要确保拥有非常丰厚的经验，时刻观察顶板情况，如果发生异常现象要及时报告给有关部门。