煤矿顶板管理中矿压监测的作用及应用

煤矿顶板管理中矿压监测的作用及应用
摘要：近年来，随着社会经济水平的提升，采煤行业得到了进一步发展，不
仅新技术、新工艺层出不穷，顶板管理制度在不断的完善，矿压监测技术也在不
断提升，大大提高了采煤经济效果，有效避免了顶板垮落等危险的发生，为煤矿
安全生产提供了保障，减少了地下资源损失。

关键词：煤矿顶板管理；矿压监测；作用及应用
引言
近年来，我国矿山行业发展迅猛，但煤矿的开采仍旧不乏重大安全事故的发生，给国家和人民的生命财产安全带来了严重的损害，由矿压引起的事故发生率
尤为突出，落后的矿压监测手段及数据上传的滞后性都给煤矿带来了巨大的隐患;同时，煤炭资源的高效利用也备受关注，目前中国煤矿的整体平均回采率仅为发
达国家的一半，传统留设的厚煤柱造成了资源的极大浪费，也不符合可持续发展
的利益需求。

采用先进的矿压系统不仅可以有效避免矿压灾害的发生，同时对于
煤柱宽度的合理留设也具有指导意义。

1矿压监测系统概述
矿压监测系统主要用于对综采工作面的顶板矿压情况进行揭示，为爆破泄压、顶板管理、生产调整提供数据支撑。

系统主要由数字压力计、数据采集器和计算
机所构成。

在应用过程中，将在工作面顶板进行布线、布点工作，再将传感器安
装于单体支柱上对压力进行记录。

定期记录的矿压数据在系统中生成“矿压监测
记录表”，该表将包含工作阻力、顶板下沉量、初始支撑力等内容。

1.1我国煤矿井下矿压综合监测系统的发展
国外煤矿监测系统目前已发展到第四代分布式监控技术。

但随着煤炭科研院
所的研究工作的深入，重庆煤科院的和煤科院常州自动化研究所先后开发出了
KJ90系统和KJ95系统。

虽然国产矿压监测系统仍有通用性不足、智能化较低等
问题，但也可以对巷道压力、作业环境、瓦斯浓度等方面进行全方位的监测。

1.2煤矿顶板管理中矿压监测的作用
矿压监测是煤矿顶板管理中重要的组成部分之一，可以为后期顶板支护提供
重要依据，此外根据以往煤矿生产过程中矿压监测的研究，发现该系统的作用主
要集中在以下三方面：（1）调整采高、控制采长。

采高的规划和矿压大小有最
直接的关系，如果对矿压分析不准确，当采高过大时，会对支护量的大小产生误判，冒顶事故的发生概率也会增加；而当采高过低时，会造成单体支护支架受力
较大。

因此采高的调整需要根据监测数据进行。

同时，在生产的过程中，也需根
据矿压来协调工作面循环速度，若采长过长，会导致工作面的更新、循环间隔加
大和中间架会伴随时间的延长，煤壁的受力进而增加。

准确掌握矿压变化对合理
控制采长、提高工作面推进速度进而减轻支架压力，对巷道围岩控制有着积极的
作用。

（2）优化支护参数。

液压支架、锚杆、锚网是煤矿顶板管理工作中最常
用的设备，只有充分了解矿压数据，才能充分发挥支护设备所起到的作用，有效
避免采掘过程中出现的冒顶、压架等问题，提升了对煤矿运行安全管理的难度。

2矿压在线监测在煤矿顶板管理中的应用举措
2.1在测点布置方面的应用
测点布置是开展矿压监测工作的首要环节，作为提升数据准确性的前提和基础，测点布置发挥了重要作用。

唯有保障了布置监测点的科学性、合理性，才能
够推动监测工作高效、稳定开展，从而对围岩活动规律做出更准确的判断。

为此，在测点位置设定时，需要结合煤矿井下条件的实际状况，从多个方面进行综合性
考慮，选择合适的监测方式、方法以及监测设备。

如果井下出现区域较大、复杂
性特征较为明显的地段，则需要适当的改进监测方式、增加监测点;在测点的选
择过程中，需要考虑到监测点之间的距离因素，距离过近或者过远都不能准确的
反应巷道围岩运动的实际情况，这些差异的存在会对最终的分析结果产生一定影响，对于监测人员来讲，需要熟练掌握使用各种监测设备，还需要有丰富的工作
经验、专业化的监测水平，根据井下呈现的实际情况以确定出合理的监测方式和
监测点之间的距离。

此外，压力监测离不开相关的设备，在监测系统设备的选择上，矿压在线监测系统其不仅有连续监测、实时上传的优势，还具备自动存储数
据功能，整个工作过程中所涉及到的各种数据，都能够被有效保存在数据库中，
在后续的数据分析中，直接将相关数据传输到计算机系统中即可对数据进行分析、处理。

2.2监测方法选择方面的应用
因不同监测方式的针对性不同，其最终产生的监测效果也会存在一定差异。

唯有选择科学、合理的监测方式，才能够满足既定的工作需要，提升监测效果。

通常情况下，为了推动监测工作的顺利开展，不仅需要工作人员进行24h动态化
监测，还需要借助一些智能监测传感器，以便早发现问题，早解决问题，提高工
作安全性。

在开展人工监测工作时，通常会使用到顶板离层指示仪和锚杆载荷应
力计，该设备能够准确反应处深部围岩位移量及围岩应力增加情况。

在之后的工
作中，监测人员还需要安排专业记录人员对监测过程中所产生的数据进行记录，
并完成《日常监测记录表》的填写。

可根据记录表中所填写的相关数据内容，分析、确定围岩应力对巷道的影响，确定巷道围岩的稳定性，对减少顶板事故的发
生具有重要作用。

2.3矿压监测系统的主要特点
在煤矿顶板管理中，矿压在线监测系统是较重要的系统之一，而且该系统的
适用性比较强，既能用于多个子系统监测，又能用于矿压参数监测。

另外，该系
统还能对不同的区域进行矿压监测，并且可以同时实现对顶板离层、围岩应力、
工作阻力等的监测，具有较好的监测效果。

在传输系统数据的过程中，其传输模
式具有多样化的特点，既能够提升传输效率，又能够保证传输数据的完整性，例如：系统数据传输不但支持以太网总线传输模式还具有LonWorks总线传输模式
以方便与原矿监控系统兼容。

另外，传输系统数据设备采用的是智能一体化监测
传感器，它符合节能环保理念，而且可以24小时持续工作采集围岩移动及围岩
应力数据，可以做到实时监测、随时分析。

2.4注重数据分析
在煤矿顶板管理中，矿压监测是最重要的工作内容。

在监测过程中，详细的
记录了相关数据，因此，在数据分析环节中分析人员需要对这些数据进行详细分
析和处理，并将分析结果及时向相关部门反馈，并提出合理的处理意见，从而为
煤矿安全生产提供可靠的保障以及理论依据。

同时，在此基础上编制了矿压观测
周期变化表，以便更加准确地反应围岩应力的影响范围，这样就可以更科学地制
订指标，以便对现场安全防护措施进行调整。

例如：如果顶板离层量超过120mm，则需要重新对顶板进行补强加固。

总之，通过对主要数据进行分析，可以判断巷
道围岩的稳定情况。

在数据分析环节中，最重要的是选择性能良好的矿压监测仪器、设备，这样有利于提升采集数据的准确性。

一旦发现相关设备仪器有损坏或
者老化的情况，必须及时维修或者更换，否则将会严重影响数据分析工作的质量
与效率。

在煤巷掘进期间，相关工作人员不仅要记录监测点的数据，还要详细观
察和记录顶板淋水段的矿压显现情况、顶板的破碎情况等，这样才能有效判断围
岩应力的影响范围，进行加强支护，进而实现矿井“安全、高效、高产”的目标。

结语
综上所述，随着矿压监测系统在我国煤矿顶板管理工作中的推广，其所带来
的积极作用也愈发的受到煤矿顶板技术人员的重视。

沁裕矿所提出的“四位一体”矿压监测系统不仅可以帮助矿方更好地了解内部矿压情况，还可以将围岩的变形
特征及时地传输到监测仪上，对于巷道的设计和施工极为有益，进而提高企业的
生产安全。

参考文献
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作者简介：唐兴平，1974.10，-男，汉族，贵州盘县人，2009年6月毕业于贵州省毕节地区工业学校，煤矿开采技术专业，中专学历；现在盘州市蟒源煤矿，从事煤矿安全科长工作。

单位：盘州市蟒源煤矿
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