第三章_采煤工作面矿山压力观测

至煤 循环 循环 壁距 编号 时间 离l
累计顶底板移近量smm
左柱
右柱
平均
Ｎ
h
m
移后 移前 移后 累计
Mm／ Ｍpa m ·m
mm
Ｍpa
mm
Ｍpa
mm
第三节 支架载荷观测
一 观测仪器的设置


1 单体支柱观测仪器的设置
根据工作面单体支柱类型及观测仪器不同，设置 方法如下： 1) 设在支柱的上端或底座下 2）直接安设在液压支柱的三通阀处或液压支架立 柱的高压腔管路上。
加权阻力p0 左 KN/ 柱 右 KN/ 整架 左 MPa KN/ 柱 架 右 MPa
支护 支护强度 面 q 左 右 整架 qm qt 积 0 KN/ KN/ KN/ KN/ KN/ KN/ 2 m柱 柱 架 m m m 2 2 2

（2）统计支架的工作特性曲线

（3）根据阻力－时间（p－t）曲线，整理 安全阀开启数据，结果填入下表
-506TB6 皮带机道
-506T～-612 TB6 溜煤道
一、观测区及观测线的布置


1、统一安排，测区、测线最少，根据观测项目、 目的而定； 2、顶底板状况和采高变化较大的采煤工作面，可 设上、中、下三个测区。中部测区为重点测区， 设3～5条观测线，观测项目要全。 3、上、下两测区距区段煤柱距离应大于15m，可 设置1～2条观测线，观测项目酌情而定。 4、采煤工作面顶底板状况和采高没有显著变化， 也可只设中部测区，增加观测线数目即可。
1. 8 2. 4 3. 0
月
日至
0. 6 1. 2
年
1. 8
月
2. 4
日
3. 0
顶底板累计移近量mm 距离 1 测 点 2 编 … 号 n 最小 值 最大 值
…
支柱载荷ＫＮ
…
备 … 注
平均 值
四 观测数据的整理与分析 1 单体支柱工作面观测数据的整理与分析 1）顶底板累计移近量St 测线顶底板移近量平均值Sm 测区顶底板移近量平均值Sl 2）顶底板移近速度v
表6—3
工作面 测区
采煤工作面顶底板移近速度观测记录表
测线 月 日 班 观测人
观测时间 （时、分、 测点编号 秒）
测点距煤 壁距离m
顶底板移 近量读数 mm
顶底板移 近量mm
移近速度 mm／h
测点至工 序Leabharlann Baidu行处 的距离m
备注（正 在进行的 工序、如 割煤、放 顶）
表6—４
采煤工作面工序进程记录表
移架（放顶）位置 架号或输送 机节号 距测点m 备注（如工 序过程情况）


2）数据记录 要求：
（1）明确数据的用途和意义 （2）观测仔细，字迹清晰，观测数据要“宁缺勿 滥” （3）必要时进行实地素描 （4）要及时处理观测中遇到的问题 （5）连续观测时，要严格执行交接班制度




3 观测总结
1）阶段总结 2）最终总结
现场观测完成一个阶段或完成一个工作面的观测后，要及 时进行整理、分析和总结。要在平时资料整理的基础上， 对所观测数据进行细致的整理，按数理统计方法进行分析， 对各项内容按不同地质和生产技术条件进行对比，找出各 矿压参数之间及矿压参数与地质及生产技术因素之间的关 系，阐述所观测工作面的矿压显现规律，并以此提出改善 顶板控制或改进支架的措施，汇总写成矿压观测报告。


3）顶底板循环移近量 4）单位顶底板移近量 5）绘制曲线 6）活柱下缩量的整理与分析
绘制曲线图
表6 －6 项目
掩护式支架观测日常数据整理表（一） 距 煤 壁 ３排（x３） ４排（x４） Ｓa
１排（x1） Ｓ１ Ｓzl
２排（x２）
Ｓ１l
Ｓ２l
Ｓzl／Ｓ１
（Ｓ１l＋ Ｓ２l）／ Ｓ１


（二）液压支架支护阻力观测资料分析实例 邢台煤矿7205生产条件见p79




由上表图可对该采煤工作面所用的两柱掩护式支架支护阻力及其强 度进行评价，具体内容如下： (1)实测初撑力平均值为l668kN／架．其中大于1600kN／架的占59.1 ％，初撑力平均值与额定初撑力的比值为67.3％；最大初撑力为 1977kN／架(实测)，比额定值(2480kN／架)低503kN／架。显然，由 实测数据看出，支架初撑力偏低。 （2）实测最大工作阻力平均值为2155kN/架，其中大于2400kN/架的 占29.6%。最大工作阻力实测值（平均值）与额定工作阻力比值为 66.1%。这说明两柱掩护式支架在此工作面应用是完全可以支撑顶板 的，因为额定工作阻力比顶板来压时最大工作阻力3718kN/架仍剩余 4.4%。 （3）时间加权平均阻力平均值为1912kN/架，其中大于2000kN/架的 占34.9%,相当于额定工作阻力的58.7%。其中最大值为2452.2kN/架， 相当于额定工作阻力的75.2%。由此看来，此类支架在该采煤工作面 应用是有较大富裕的。 （4）支护强度实测值为：q0 =326kN/m2;qm=423kN/m3;qt=379kN/ 架。这几项指标与设计值有一定差距。总体上看，支护强度偏低。但 q0/qm已达86%，比额定值高11.6%，这对顶板控制是有好处的。
割煤（放炮）位置 观测时间 观测日期 （时、分、 架号或输送 （月、日） 距测点m 秒） 机节号
3 活柱下缩量的观测 一般与顶底板移近量的观测同时进行
表6—５ 表
采煤工作面：
0. 6 1. 2 1. 8 2. 4
单体支柱工作面“三量”观测数据整理
测线编号：
3. 0 0. 6 1. 2
观测日期：年 活柱累计下缩量mm

4．对支架运转特性的评价 所用两柱掩护式支架在一个采煤循环内，p －t曲线有初撑/一次增阻/二次增阻和多次 增阻几种类型。其中，一次增阻占64.7%， 在各种类型中比率最高，这表明此类支架 在该采煤工作面应用运转特性是良好的。




例：极复杂条件下综采工作面矿压观测研究 1 概 况 葛泉矿是于1989年投产,生产能力为60万ｔ/ａ的矿井。井 田开拓方式为单水平上、下山开拓,主采山西组2#煤。因 断层、岩溶陷落柱的影响,矿井生产重心现已转移至北翼四 采区。 1422工作面为该采区的首采工作面,其采煤方法为单一煤层 走向长壁后退式综合机械化采煤。工作面运输巷里段、运 料巷及切眼均突破40ｍ冲积层防水煤柱布置,工作面上段距 冲积层最薄岩柱厚度为13.8ｍ。煤层倾角17～37°,煤厚 2.6～3.2ｍ。直接顶为风化严重的层状泥质粉砂岩,且具复 合结构。工作面初采期间跨越向斜轴及伍仲小窑老巷。开 采条件之复杂在国内外均无先例。
2


现场观测和数据记录
1）现场观测类型 连续观测和专项观测
综合观测是从开切眼起，分班连续观测采煤工作 面矿压显现参数。直至第三次周期来压为止。 专题观测带有专题研究性质，适合于和科研院所 结合开展，专题矿压观测往往是为了查明影响工 作面矿压显现的因素或研究某个单项问题，往往 需进行专题观测。

左后柱 压 力 Mp a
右后柱 压 力 Mp a
架 号
工 序
采 高 m
下 缩 mm
下 缩 mm
下 缩 mm
下 缩 mm
表6-2
工作面
单体支柱工作面矿压“三量”观测记录表
月 日 支柱 下缩 量mm 班 观测人 备注 （生 产工 序） 顶底 板移 近量 读数 mm
测点位置 测点 编号 时间 （时、 分、秒） 距煤 壁m 距老 塘m
围岩应力 工作面状况统计 支柱与支架的载荷与压缩 采空区上覆岩层移动和破坏过程的观测 地板比压的测定
原因

为了更好的生产 法规规定（1987年8月煤炭工业部颁发的《煤矿生 产技术管理工作的若干规定》）
二 矿压观测工作的步骤



1 测前准备工作 1）编写工作面矿压观测计划(地质条件、目 的、内容、方法、安排等） 2 )人员培训 3 )设备检修与调试 （工欲善其事，必先利其器） 4 )印制各种观测记录表和日常观测数据整 理表及图纸
柱帽 压缩 量mm
压入 底板 量mm
支 柱载 荷KN
测力 计号
2、顶底板移近速度的观测与记录 1 ）用 KY-82 顶板动态仪器或带测速指示器， 要用秒表或手表计时；无工序影响时，观 测时间间隔为3～10 min。 2）观测顶底板移近量与工序的关系时，一般 由2～3人共同完成。观测范围30米，读数间 隔3分钟-30秒。
三 观测方法与记录

1 顶底板移近量的观测与记录 安装好后，首先读取初读书，以后按时观 测。一般1－2h观测一次。综采面在移架前 后各观测一次。直到测点靠近采空区报废 为止。观测数据填入下表
表6一1a
工作面 至 煤 炭 距 离 m
支撑式液压支架工作面矿压“三量”观测记录表
月 顶底板 移近量 读数mm 1 号 2 号 左前柱 压 力 Mp a 右前柱 压 力 Mp a 日 班 观测人 前梁短 柱 压 力 Mp a 夹 角 (º) 备 注
满足需要，减少测区
图1 采煤工作面“三量”观测测区测线布置图 a-综采工作面；b-单体支柱工作面；c-平衡千斤顶自记仪；Φ -活柱 下缩支柱载荷；x-顶底板移近量基点；β -压力自记仪及基点；
-412TB4 北运道
提 料 眼
回 风 石 门
上风巷
S
N
开 切 眼
＃ 运 煤 石 门
下顺槽
＃ 运 煤 石 门
二 基点的设置与仪器的安装

仪器：DDJ－2.5型测杆、KY－82顶板动态 仪、C－Ⅱ型自记仪。
注意：



1）根据采高，将仪器安装在顶底板基点之间 2）当采高大于2m时，应将仪器固定在两根支柱之间，以 防碰坏。 3）拆卸仪器时，应缓慢松开活杆，以防弹力计将指针、 齿轮损坏。 4）对仪器要进行保养，增加其寿命。



2.1 观测内容 观测内容主要有两部分:①支架立柱载荷及变化。 ②巷道顶底板移近量。 2.2 观测方法 (1)在工作面设置上、中、下测区,每个测区设2条 测线,共安设6台ＺＹＪ-60型圆图压力自记仪,对支 架立柱工况支撑力进行了连续观测与记录。 (2)在两巷每隔50ｍ设一测站(共设6个测站),对巷道 顶底板移近量进行观测。
掩护式支架观测日常数据整理表
循 观测 循环 至开 环 日 时 切 期 编 间 眼 h 号 距 x 离 m 支架运转特性 初撑 左 右 一增 左 右 二增 左 右 多增 左 右 左Mpa 右 初撑力p0 左 右 整架 M KN/ KN/ K 柱 柱 p N / a 架
循环 最大阻力p0 编 左 右 号 MPa MPa x
第二节 顶底板移近量和活柱下缩量观测

采煤工作面矿压观测有：顶底板移近量观 测；活柱下缩量观测；支柱载荷量观测； 顶板状况统计观测，上覆岩层移动状况观 测；围岩支承压力分布观测等。前三个观 测项目一般称为“三量”观测，是采煤工 作面矿压观测的核心。
第二节 顶底板移近量和活柱下缩量观测


一 观测区及观测线的布置
第一节 概述
一 采煤工作面矿压观测的目的和任务



1）掌握上覆岩层运动规律，支撑应力分布变化规律 2）对采煤工作面直接顶进行分类，对基本顶进行分级。 3）为支护设备选型和设计提供可靠依据 4）对所使用的设备和支护质量进行科学评价 5）为科学研究收集基础性资料
观测内容


根据计算结果可判断造成顶板下沉的主要 因素，以此制定减少顶板下沉的措施。 如底板松软、支柱阻力偏低等问题
(二)综采工作面观测数据的整理与分析 将表6—1中的观测数据经计算后按观测循环填入表6—7。
表6—7 掩护式支架观测日常数据整理表(一)
单位 顶底 板移 近量 Ｓb
工作面编号：
支架编号：
支护阻力△p与活柱下缩量Ｓz

2 观测方法与数据记录 先读零读数，使用自动记录仪。
立柱高 压腔 高 压 油管
监 测 分机


三 观测数据的日常整理与分析
（一）综采支架立柱载荷的整理



（1）按观测循环计算支架的初撑力p0、循环末阻 力pm、时间加权平均阻力pt和相应的支护强度q， 计算结果填入下表6-10 初撑力p0：支架移架后初始工作阻力 循环末阻力pm：循环末移架前的工作阻力 时间加权平均阻力pt：一个采煤循环内以时间为 加权计算的平均工作阻力。 支护强度q：支架对顶板的支护阻力与其支护面积
第三章
采煤工作面 矿山压力观测

矿山压力有三类研究方法。
一是采用数学力学分析法，如用有限元等 方法进行的计算机模拟研究（如FLAC、 ANSYS等软件）。 二是以试验力学分析为途径的研究。 三是现场观测研究。

采煤工作面矿山压力观测就是利用各种观 测仪器或工具，对工作面及四周围岩的应 力、顶底板变形与破坏、支柱压缩与载荷、 煤壁片帮、支架变形与折损等宏观矿压显 现量进行测量与记录，通过整理分析，从 而掌握采煤工作面矿压显现规律，并以此 指导生产。