礦山壓力及其控制第13章

第十一礦山壓力現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)方法

11.1礦壓現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)概述

11.1.1礦壓觀測(cè)類型及目的

目的：回采工作面礦壓觀測(cè)的目的在于掌握工作面老頂來壓顯現(xiàn)，步距和強(qiáng)度；分析回采空間支架與圍巖相互作用關(guān)系；為研制采煤機(jī)和支護(hù)設(shè)備、合理地安排工序、合理地選擇采煤參數(shù)、支護(hù)方式和頂板管理方法提出要求和提供科學(xué)依據(jù)。掘進(jìn)巷道面現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的目的：在于掌握井巷圍巖破壞、變形過程、應(yīng)力分別規(guī)律；分析井巷支架與圍巖相互作用關(guān)系；為選擇合理支護(hù)方式、確定合理護(hù)巷參數(shù)，為改進(jìn)巷道支護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。礦壓觀測(cè)類型：（1）常規(guī)觀測(cè)：掌握礦壓活動(dòng)基本規(guī)律，綜合分析礦壓控制問題；（2）專項(xiàng)觀測(cè)：分析影響礦壓的某些因素(頂煤運(yùn)移)。11.1.2礦壓觀測(cè)的內(nèi)容

（1）常規(guī)觀測(cè)的內(nèi)容

單體支架工作面一般需觀測(cè)“三量”—頂?shù)装逡平?、支架阻力、活柱下縮。液壓支架工作面一般還需要觀測(cè)頂板破碎度等。（2）專項(xiàng)觀測(cè)的內(nèi)容

通常根據(jù)所研究問題的性質(zhì)決定需進(jìn)行的專門觀測(cè)目的，如上覆巖層變形、移動(dòng)和破壞過程，支架外載分布等。

11.1.3工作面礦壓現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)工作步驟

（1）測(cè)前準(zhǔn)備測(cè)前準(zhǔn)備工作包括：選定測(cè)區(qū)、搜集測(cè)區(qū)地質(zhì)及技術(shù)資料；編制采場(chǎng)礦壓觀測(cè)計(jì)劃；抽調(diào)和培訓(xùn)測(cè)壓人員，組建測(cè)壓站；準(zhǔn)備礦壓觀測(cè)儀表和工具等。（2）現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)連續(xù)觀測(cè)：從開切眼推采起，分班連續(xù)觀測(cè)工作面礦壓基本參數(shù)，如“三量”，直測(cè)到老頂初次來壓或數(shù)次老頂周期來壓以后，以至采場(chǎng)停采。專項(xiàng)觀測(cè)：為查明影響工作面礦壓參數(shù)的因素，或研究單項(xiàng)礦壓課題所進(jìn)行的不定期觀測(cè)。

測(cè)壓期間：觀測(cè)人員要明確所測(cè)數(shù)據(jù)的用途，注意所測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。井上下人員要密切配合，按觀測(cè)計(jì)劃規(guī)定辦事，及時(shí)整理觀測(cè)資料，掌握觀測(cè)進(jìn)度，及時(shí)預(yù)報(bào)礦壓狀況，為安全生產(chǎn)服務(wù)。（3）總結(jié)工作根據(jù)預(yù)定觀測(cè)目的，在日常整理資料的基礎(chǔ)上，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)集中逐項(xiàng)細(xì)致整理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，提出對(duì)所測(cè)工作面礦壓規(guī)律的認(rèn)識(shí)，并以此分析控制頂板或改進(jìn)支架等措施，最后編寫觀測(cè)報(bào)告。11.1.4回采工作面及順槽測(cè)點(diǎn)布置

工作面礦壓觀測(cè)，一般沿工作面布置上、中、下三條測(cè)線，進(jìn)行測(cè)線編號(hào)。順槽頂?shù)装逡平康鹊挠^測(cè)設(shè)置點(diǎn)距工作面要大于60m。對(duì)于放頂煤開采而言，由于采動(dòng)影響區(qū)范圍擴(kuò)大，因此順槽觀測(cè)的初始設(shè)置點(diǎn)距工作面距離還要加大，可達(dá)80m。工作面>60m>60m采空區(qū)下順槽上順槽11.1.5觀測(cè)組織

無論是綜采還是普采，一般觀測(cè)期間，“三量”及統(tǒng)計(jì)觀測(cè)分班連續(xù)進(jìn)行，井下交接班，每班兩人。普采工作面三班觀測(cè)任務(wù)除每班測(cè)定“三量”外，第一生產(chǎn)班還統(tǒng)計(jì)上、下順槽頂?shù)装逡平考爸Ъ苷蹞p；第二生產(chǎn)班統(tǒng)計(jì)支架密度；放頂準(zhǔn)備班測(cè)量采高。綜采工作面四班觀測(cè)任務(wù)分工為：第一生產(chǎn)班觀測(cè)“三量”，維修壓力自記儀，更換表紙；第二生產(chǎn)班觀測(cè)“三量”及上下順槽頂?shù)装逡平?；第三生產(chǎn)班觀測(cè)“三量”，統(tǒng)計(jì)支架工作及損壞狀況；檢修準(zhǔn)備班主要統(tǒng)計(jì)頂板破碎度、采空區(qū)頂板冒落狀況及安全閥開啟率等。11.1.6觀測(cè)計(jì)劃編制

在每次現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)前，必須編寫礦壓觀測(cè)計(jì)劃，其中包括：觀測(cè)目的，觀測(cè)條件觀測(cè)內(nèi)容和方法，觀測(cè)進(jìn)度和組織，資料整理方法及觀測(cè)報(bào)告提綱等內(nèi)容。

11.2礦山壓力的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)方法

11.2.1采場(chǎng)圍巖移近量及其速度觀測(cè)

（1）采場(chǎng)頂?shù)装逡平坑^測(cè)具體方法：首先選好觀測(cè)地點(diǎn)，由于采場(chǎng)是隨工作面推進(jìn)運(yùn)動(dòng)著的，且采場(chǎng)的寬度很小，一般只有十幾米，所以測(cè)點(diǎn)的存在時(shí)間很短，一般從靠近煤壁設(shè)置測(cè)點(diǎn)起，測(cè)至靠近采空區(qū)測(cè)點(diǎn)報(bào)廢止，只有幾天時(shí)間，且受生產(chǎn)的干擾、影響極大。所以測(cè)點(diǎn)設(shè)置，一定要考慮到生產(chǎn)、安全等因素。選好測(cè)點(diǎn)后，要分別在頂?shù)装迳瞎潭ɑc(diǎn)。然后用ADL-2.5型測(cè)桿人工量測(cè)。一般是每隔2～4hr或移架前后各測(cè)讀一次，并做好記錄，待室內(nèi)整理分析。測(cè)桿（2）活柱下縮量觀測(cè)用直尺或鋼卷尺每隔2～4測(cè)讀一次，回柱前測(cè)讀一次。此外還可使用國產(chǎn)YSZ-Ⅰ型液壓支架壓力下縮自記儀觀測(cè)活柱循環(huán)下縮量。直尺頂梁活柱固定柱（3）頂?shù)装逡平俣扔^測(cè)頂?shù)装逡平俣扔^測(cè)相對(duì)較難。目前常用的是KY-80型動(dòng)態(tài)儀，每隔6′、3′

、2′

、1′

、30″讀數(shù)一次，然后填入相應(yīng)的表格中。由于動(dòng)態(tài)儀必須連續(xù)放置，一般一次觀測(cè)在30″以上，所以受生產(chǎn)等的影響很大。11.2.2支護(hù)阻力觀測(cè)

（1）單體摩擦支柱支護(hù)阻力觀測(cè)測(cè)力計(jì)單體摩擦支柱支護(hù)阻力可用ADJ-45和ADJ-50型機(jī)械測(cè)力計(jì)測(cè)定。機(jī)械式測(cè)力計(jì)俗稱壓力盒，其基本原理就是通過變形拆分成受力大小。Pu壓力盒測(cè)力計(jì)待定特性曲線（2）液壓支柱的支護(hù)阻力觀測(cè)液壓支柱（支架）的支護(hù)阻力觀測(cè)。目前常用國產(chǎn)的圓圖壓力記錄儀觀測(cè)，簡(jiǎn)稱壓力自記儀。將自記儀與支柱的液壓管路接通，這樣自記儀內(nèi)的壓力與支柱內(nèi)的壓力均等，以此反映支柱的內(nèi)壓值。在自記儀的表盤上放有專用記錄紙，上放有記錄筆，隨著壓力大小自動(dòng)記錄畫在記錄紙上，獲得支架運(yùn)行特性曲線。11.2.3頂板破碎度統(tǒng)計(jì)觀測(cè)

頂板統(tǒng)計(jì)觀測(cè)是利用簡(jiǎn)單量測(cè)工具廣泛而大量收集不同地質(zhì)和技術(shù)條件下頂板破壞狀態(tài)的資料，加以統(tǒng)計(jì)分析，從而研究礦壓規(guī)律的方法。它適用于觀測(cè)中等穩(wěn)定和不穩(wěn)定頂板，如頁巖、砂頁巖、弱面發(fā)育的頂板。我國近年來用此法觀測(cè)頂板破碎度的作法是每天在檢修班利用2米木折尺，每隔3～5架液壓支架進(jìn)行觀測(cè)，從采場(chǎng)一端連續(xù)觀測(cè)至另一端，見下圖。室內(nèi)計(jì)算a、b、c、d、h諸值平均值，再求d與s之比，用E表示，即為全采場(chǎng)頂板破碎度日平均值，單位為％。用它可大致地評(píng)價(jià)頂板穩(wěn)定性。由于E=d/s，故E隨d、s而變化，所以不管S值大小，只講E值，可比性差。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，利用回歸分析建立工作面的E=A＋BS線性方程，并以S=1米處的E值做為評(píng)定頂板穩(wěn)定性的指標(biāo)，提高了各工作面的E值可比性，稱此E值為頂板破碎指數(shù)，用表示。

11.2.4巷道礦壓現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

A、圍巖移動(dòng)觀測(cè)①巷道頂?shù)装逡平坑^測(cè)巷道頂?shù)装逡平靠捎肁DL-2.5型測(cè)桿或KY-80型動(dòng)態(tài)儀觀測(cè)。由于回采巷道頂?shù)装逡平坑^測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)，所以觀測(cè)處的支架要完好，兩幫整齊，觀測(cè)基點(diǎn)設(shè)置牢固。為了反映工作面采動(dòng)影響，一般應(yīng)從巷道的觀測(cè)變形量中減去蠕動(dòng)變形量。②巷道底臌觀測(cè)巷道底臌觀測(cè)的難度較大，主要是選好參考基點(diǎn)。所用工具即為一般的鋼尺，具體觀測(cè)時(shí)要視實(shí)際情況布置觀測(cè)點(diǎn)。B、巷道支架受載觀測(cè)C、用楔體液壓應(yīng)力計(jì)測(cè)量煤體應(yīng)力

11.2.5回采后上覆巖破壞過程及高度觀測(cè)

（1）直接觀測(cè)H垮和Kp

，見下圖

（2）掘觀測(cè)巷觀察覆巖破壞狀態(tài)在采空區(qū)上方掘?qū)ｉT巷道，對(duì)覆巖破壞狀況進(jìn)行觀察和儀器觀測(cè)。觀測(cè)巷應(yīng)在回采前布置好，這種方法獲得的數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，但巷用高?，F(xiàn)在的生產(chǎn)部門不易實(shí)現(xiàn)。（3）深部基點(diǎn)觀測(cè)覆巖運(yùn)動(dòng)過程回采前在覆巖內(nèi)布置若干觀測(cè)鉆孔，孔內(nèi)放置特制的觀測(cè)點(diǎn)。在回采過程中，觀測(cè)測(cè)點(diǎn)位置的移動(dòng)，從而測(cè)得測(cè)點(diǎn)所在巖層的移動(dòng)和破壞狀況。（4）鉆孔攝影法利用KS-150型鉆孔攝影儀在采空區(qū)上覆巖層鉆孔中，從地面拍攝不同深度孔壁的照片，得出覆巖破壞狀態(tài)。（5）鉆孔電視利用鉆孔電視可在地面直接觀察干燥或清水鉆孔表面巖層結(jié)構(gòu)、裂隙大小、斷層度及傾向等。鉆孔電視是利用電視的光電轉(zhuǎn)換原理，通過攝像機(jī)把鉆孔或井下地質(zhì)面光反映到地面監(jiān)視器的光屏上，以便直接觀察的設(shè)備。11.2.6液壓支架外載觀測(cè)

（1）用測(cè)力銷測(cè)液壓支架外載僅僅靠常規(guī)的礦壓