礦壓監測系統搭建方式及技術淺析

顏成龍

（青島本末巖控技術有限公司，山東 青島 266000）

在我國經濟快速發展的過程中，對于煤炭能資源的需求量也在不斷增加，給煤礦企業帶來加大的壓力。在煤礦生產中，巷道開掘是比較重要的工程，而且通常由于巷道所在地區地質條件較為復雜以及煤炭開采的特點而具有較高的危險性。這就需要在巷道掘進過程中通過科學的支護措施來確保開采空間圍巖的穩定性以及掘進作業的安全性。此外，在巷道支護以及掘進作業中還需要按照規定的流程進行礦壓監測，分析和總結礦壓規律來對空頂作業進行避免來降低巷道掘進中的事故概率。

一、壓力監測的主要內容和功能

（一）回采工作面液壓支架初始支護力及工作阻力監測

液壓支架的初始支承對拉深面直接頂的穩定性和破壞程度，以及初始壓力和周期壓力有很大的影響。一旦初始支護長時間低于要求值，容易出現壓力或頂板現象，帶來安全隱患。液壓支架的初始支承力一般要求不小于額定工作阻力的80%。

（二）巷道相對位移及工作面頂板動態監測

采用數字收斂儀或地表位移觀測點對兩組巷道變形進行監測，采用頂板分離儀對采空期頂板不同基準點巖層位移進行監測。通過監測和分析的兩個幫派和頂部，可以確定巷道嚴重變形區域，掌握頂板運動規律，確定巷道的破壞范圍，從而認識到巷道的穩定性，分析巷道的支持的合理性，及時預警和治療可能的頂板事故。

（三）采空區超前支護壓力監測

采用鉆孔應力儀，可在距巷道煤壁20m處，沿采煤斜向布置不同深度的不同孔內安裝鉆孔應力儀，對回采工作面前方支護壓力進行監測。同時對單體柱的壓力變化進行了監測。通過對兩者監測數據的分析，可以確定工作面正支護壓力、采掘影響下工作面前方高應力集中區、巷道頂板圍巖應力集中系數的影響范圍。在此基礎上，確定了工作面巷道超前支護距離和支護方式，并對沖擊壓力和頂板落差范圍提前采取相應措施。

（四）礦山壓力可視化分析與評價

依據前期已經完成礦壓理論研究，結合目標煤礦工作面或巷道的地質情況、開采方式等，在相關監測設備監測數據的基礎上，對煤礦工作面及巷道礦壓規律進行分析，最終給出目標工作面或巷道的礦壓規律分析與評價，并應用計算機進行可視化展示。

二、礦壓監測系統搭建方式

礦壓監測系統的設計應達到經濟實用、技術先進、安全可靠、質量優良的要求，設計應遵循以人為本、先進性、可靠性和穩定性、規范性和結構化、可擴充性、易維護性和經濟性、實用性和便利性等原則。礦壓監測系統主要由綜采工作面工作阻力在線監測子系統、巷道頂板離層監測系統、錨網巷道錨桿/錨索支護應力監測系統、礦山壓力數據采集與分析系統4個子系統組成。

（一）綜采工作面工作阻力在線監測子系統

工作面設計若干架綜采支架安裝1臺壓力監測分站，每臺壓力分站監測1組支架的3個測點，取10架綜采支架安裝1臺壓力監測分站來進行示意說明）。壓力分站采用一體化設計，集監測、顯示、報警、總線接口、傳感器于一體。壓力分站由16位單片計算機控制，具有數據分析功能，自動顯示初撐力、當前工作阻力、最大工作阻力。當壓力值超過報警設定值時聲、光報警。

（二）巷道頂板離層監測系統

巷道頂板離層監測的主要設備為巖層移動傳感器，每個離層傳感器配置了2個基點（深基點A、淺基點B），基點的安裝深度根據頂板地質條件和選擇的支護方式確定。傳感器采用組合式設計，方便用戶的安裝和回收復用。傳感器具有數字顯示、報警、參數設置、485通訊功能。根據《煤礦安全規程》的要求，結合煤礦的具體頂板地質條件，建議每隔50-100m安裝一組測點（傳感器），可分段布置。每組測點有2個位移基點。

（三）錨索支護／錨網巷道錨桿應力監測系統

可以選擇在工作面巷道及掘進巷道的部分斷面安裝布置測點進行錨索／錨桿應力監測，測點可與頂板離層測點相鄰安裝，按100m一組測點布置。一條巷道可布置一臺或多臺分站。每臺分站連接一定數量的離層傳感器、孔應力傳感器、錨桿傳感器。

（四）數據采集與分析

礦壓現場觀測主要是對工作面超前巷道破壞、頂板維護狀況、活柱下沉量、頂底板移近量、兩幫位移量以及煤幫片幫等礦壓現象進行記錄，且對工作面推進度、工作面地質變化情況進行記錄和整理。

采用礦壓監測系統對支架的工作狀態、液壓支架工作阻力進行獲取準確數據，通過對數據科學的整理、有效全面的分析。

結束語：

綜上所述，礦壓監測系統運行效果對于煤礦頂板管理工作質量具有直接關聯性，基于布設一定數量的監測點，利用科學有效的檢測方法采集各種監測項目數據，然后基于數據分析，對于一些可能發生問題的位置，制定相應的預防措施，而已出現問題的區域，及時采取有效方法實施處理，進而提升生產安全性以及提升企業經濟效益。