山脚树矿矿压监测与数据分析.pdf

第 4 2 卷 第 1 期 2 0 1 6年 1 月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 1 J a n ．2 O 1 6 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 1 0 0 6 0 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 ～ 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ．O I ． 01 8 张药秋 ， 吴桂义， 祖 自银． 山脚树矿矿压监测与数据分析[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 6 0 6 3 ． 山脚树矿矿压监测与数据分析 张 药秋 ， 昊桂 义 。 ， 祖 自银。 1 ． 贵州大学 矿业学院 ， 贵州 贵阳5 5 0 0 2 5 ；2 ． 贵州省非金属矿产资源综合利用重点 实验室， 贵州 贵阳 5 5 0 0 2 5 ；3 ． 贵州盘江精煤股份有限公司 山脚树矿，贵州 盘县 5 5 3 5 3 3 摘 要 介 绍 了山脚树 矿 某工作 面的概 况及对 其进 行矿 压 监测 的 目的、 内容 及 注 意事 项 ， 给 出 了矿 压监 测 方案并进行 了矿压数据收集和分析。通过监测和分析 ， 可采取有效的处理措施来保证安全开采， 同时矿压监 测分析结果对于 了解和掌握 同一采区的其他工作面矿压显现规律 、 合理选择和改进 支架有积极的指导意义。 关键 词 矿 压监 测 ；测 点布置 ；数据 分析 中图分类号 TD 3 2 6 文献标志码 B 网络出版时间 2 0 1 5 1 2 3 1 1 6 0 0 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 1 2 3 1 ． 1 6 0 0 ． 0 1 8 ． h t ml Mi n e p r e s s u r e mo n i t o r i n g a n d d a t a a n a l y s i s o f S h a n j i a o s h u Co a l Mi n e ZH ANG Ya o q i u ， W U Gu i y i ， ZU Zi y i n 。 1 ． Mi n i n g Co l l e g e ，Gu i z h o u Un i v e r s i t y，Gu i y a n g 5 5 0 0 2 5 ， Ch i n a；2 ． Gu i z h o u Ke y L a b o r a t o r y o f Co m p r e he ns i v e Ut i l i z a t i o n o f Non me t a l l i c M i ne r a l Re s ou r c e s，Gui z h ou Uni v e r s i t y， Gu i y a n g 5 5 0 0 2 5 ，C h i n a ；3 ． S h a n j i a o s h u Co a l Mi n e ，Gu i z h o u P a n j i a n g Re f i n e d C o a l Co ． ，Lt d． ，P a n x i a n 5 5 3 5 3 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r i n t r o d u c e d g e n e r a l s i t u a t i o n o f a c o a l f a c e i n S h a n j i a o s h u Co a l Mi n e a n d i t s mi n e pr e s s ur e mon i t o r i n g pu r p o s e ， c o n t e n t a nd pr o bl e m s t ha t ne e d a t t e n t i o n， a nd g a v e a s c h e me o f m i n e p r e s s ur e m o n i t o r i ng， c o l l e c t e d a nd a n a l y z e d m i n e p r e s s ur e d a t a． Ef f e c t i ve t r e a t me n t m e a s ur e c a n be a d op t e d b y m o n i t o r i ng a nd a na l y s i s t o e ns u r e s a f e mi ni n g，a nd r e s u l t s of m i n e pr e s s u r e m o ni t or i n g a n d a n a l y s i s h a s a p o s i t i v e s i g n i f i c a n c e f o r u n d e r s t a n d i n g a n d k n o wl e d g e o f mi n e p r e s s u r e b e h a v i o r ，a s we l l a s r e a s o na bl e s up p or t s e l e c t i o n a nd i m p r o ve m e nt o f o t he r mi ni n g f a c e s i n t he s a me m i n i n g a r e a． Ke y wo r ds mi ne p r e s s u r e mo ni t or i n g；m e a s ur i n g p o i n t s a r r a ng e m e n t ；d a t a a na l y s i s 0 引言 贵州盘江精煤股份有 限公 司山脚树矿采一 区 1 8号 煤 层 埋 深 在 8 0 0 m 左 右 ， 为 深 井 开 采 。在 2 2 1 8 1 1 运 输巷 掘进 期 间 ， 距 离 风 门 5 0 m 左 右 的巷 道顶板下沉和片帮现象严重。在掘进到 4 9 8 m 时， 由于巷 道底 鼓和 瓦斯压 力大且 钻孔 无法 抽 出瓦斯 而 不得 不停 止 掘 进 。1 8号 煤 层 为 近 距 离煤 层 群 开 采 首采层 ， 因此， 上覆岩层 的压力 比较大 ， 导致 回采期 间巷道 维 护 困难 ， 瓦斯 压力 与瓦斯 含量 增大 。 同时 ， 正在 回采 的 2 1 1 2 5工作 面 的 回风巷 顶板 下沉 量超 过 5 O O mm， 工 人无 法站立 行走 。该 矿巷修 队采 取 了很 多加强 支护 的措 施 ， 但 都 无法 缓 解 这 一 状况 。 山脚 树矿之 前 因为缺乏 相 关 的技术 人 员 与 设 备 ， 没 有 进 行矿 压监 测研 究 。为 了确保 即将 回采 的 2 2 1 8 1 1工 作面的安全高效开采 ， 该矿确定对 2 2 1 8 1 1 工作面进 行矿压监测。本文就该矿的矿压监测布置进行了简 要介绍， 并在分析监测数据后对 出现的问题提 出合 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 0 9 ； 修 回日期 2 0 1 5 1 1 1 6 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项目 贵州省科技厅攻关项 目 黔科合 S Y字E 2 o l o ] 3 o 3 6 号 。 作者简介 张药秋 1 9 9 0 一 男 ， 贵州 盘县人 ， 硕士研究生 ， 主要从 事矿山压力与岩层 控制方面 的研究工作 ， E - ma i l 1 8 5 0 5 6 7 2 5 q q ． c o rn。通 信 作 者； 吴桂义 1 9 7 3 ， 男 ， 贵州镇 宁人 ， 副教授 ， 硕士研究生导师 ， 主要从事矿山压力及其控制方面的研究 工作， E ma i l 4 9 5 8 8 1 0 8 5 q q ． c o rn。 2 0 1 6年第 1期 张药秋等 山脚树矿矿压监测与数据分析 6 1 理 的解 决方 案 。 1工 作面 概 况 1 ． 1地质 条 件 山脚树矿采一区二水平 2 2 1 8 1 1工 作面为同区 段首采工作面 ， 煤层开采层序为上行开采 。该工作 面地面标高- 91 9 8 2 ～-92 0 6 2 m， 井下标高1 2 4 2 1 2 0 6 m， 距 地表 垂 深 7 7 6 ～ 8 2 0 m。井 下 位 置 及 四邻 采 掘 情 况 该 工 作 面北 部 为 2 2 5运 输 石 门、 2 2 4 回风 下 山 、 1 2 0 0运 输 石 门 及 2 2轨 道 下 山 延 伸 段 车 场 ， 南部为 F 。 断层 ， 西部为 2 2 1 8 9采空 区及 2 2 1 5 7 工作面 ， 东部为 2 2 1 8 1 1瓦斯治理巷 ， 顶部为 1 5号和 1 2号 煤 层 承 压 区。工 作 面 走 向 长 度 为 7 8 1～ 8 2 6 m， 平均长度为 7 5 4 m， 倾斜长度为 1 6 6 m， 面积 为 1 2 5 1 6 4 m 。掘进的 1 8号煤层以碎块状为主 ， 含 夹矸 1 ～2层 ， 本 区域 内夹矸 0 ． 0 3 ～0 ． 0 8 m， 半 暗 型 ， 煤层平均厚度为 3 ． 3 m。煤层倾角为 4 ～1 1 。 ， 平 均 倾角 为 8 。 。工 作 面 直 接 顶 为 较 硬 的 细 砂 岩 ， 厚 3 m； 基本顶为粉砂岩和菱铁质粉砂岩 ， 厚 3 ～8 m； 直接底 为 泥岩 和 粉 砂质 泥岩 ， 厚 0 ． 3 ～ 0 ． 5 m； 基 本 底为泥质粉砂岩和粉砂岩 ， 厚 0 ． 3 ～1 ． 6 m。该 区域 内有 F ， F ， F ， F ， F ， F 。 ， F 。 。 等 7条断层 ， 落差分 别 为 1 5 ～ 1 7 ， 4 ～5 ． 5 ， 6 ， 3 ， 1 0 ， 5 ～1 0 m。 1 ． 2工作 面施 工 支护设 计 2 2 1 8 1 1回风巷 全 长 8 3 4 m， 运输 巷全 长 8 7 5 m， 两巷道设计净宽为 5 m， 净高为 3 m， 巷道断面为半 梯形 ， 断面 积 为 1 4 ． 7 m 。巷 道 支 护 方 式 为 M2 0 2 5 0 0全螺 纹 钢等强 锚 杆 金 属 网 U 型 钢 ， 双 排锚 索梁 加 固 。锚杆 问排 距 为 7 0 0 mm7 0 0 mm， 锚 索 规格 为 4 1 7 ． 8 mm， 6 m 长 的钢 绞 线 ， 间 排 距 为 2 1 0 0 mm7 0 0 mm。 网格 7 0 mm7 0 mm； 金 属 网 1 0 0 0 mmX 2 0 0 0 mm。 2 2 1 8 1 1切 眼 全 长 1 6 6 m， 两 巷 道 设 计 净 宽 为 5 ． 5 m， 净高 为 3 m， 巷道 断 面为 矩 形 ， 断 面 积 为 1 6 ． 2 m 。支护方式 为综采 液压支架 ， 支架型号 为 Z Y3 8 0 0 1 5 ／ 3 3 ， 支架台数为 1 1 0 。 2矿 压 监测 准备 工作 2 ． 1人 员及 仪 器的 配备 首先 熟悉 和 了解工 作 面地 质资料 和 生产 技术 情 况 ， 提前预计监测工作中将会遇到的问题 ， 制定具体 的监测 计 划 ， 确 定 矿压 监测 领导 小组 人选 ， 做好 监 测 仪表的使用安装与记 录的准备工作 ， 主要包括监测 目的、 内容和方法 、 监测要求 、 测 区布置 、 工具和操 作 、 人员 配备 和组 织领 导等 ] 。 由于山脚树矿没有进行过矿压监测工作 ， 所 以 必 须对 相关 技术 人员 和负 责安装 的工作人 员进 行培 训 。监 测小组 由 1名 技术 区 长负 责 领 导组 织 工 作 ， 1 ～2名采煤技术人员负责现场矿压监测设备 的数 据 收集 和整 理 ， 在技 术 区长 的指 导 下 ， 由 3 ～5名 工 人负责监测设备的安装 。 矿 压 监测 仪器及 数 量见 表 1 。 表 1 矿压监测仪器及数量 2 ． 2 矿 压 监测 目的、 内容 及 注意事 项 现 场 矿压 监 测 目的 掌握 采 煤 工作 面 上 覆岩 层 运动规 律及 围岩 与 支 架 的相 互 作 用 关 系 ， 并 进 行 工 作面来压的预测预报 ； 对采煤工作 面直接顶进行分 类 ， 对 基本 顶进行 分 级 ， 为 工作 面架 型选 择和 合理支 护参数 的确定提供可靠依据 ； 对采煤工作面所使用 的支护设备及采煤机械 的可靠性 和适应性进行评 定 ； 确定采动影响范围及支撑压力分布变化规律 ] 。 现场矿压监测 内容 工作面矿压显现参数 ； 巷道 超前 支承 压力 ； 巷道 顶板 离层 监测 ； 巷道 两帮 变形 量 与顶 底板 移 近量 。 矿压 监 测 期 间应 注 意 的事 项 监 测 技术 人 员 应 能够熟练操作矿压监测仪器_ 5 ] 。在监测期 间， 监测 技术人员必须工整 、 清晰、 真实地填写各测点牌板 内 容 。监测领导小组负责人要严格监督各测点的设备 按照规定正确安装 ， 安装完成的测点由安装人员 、 质 量验收员 、 跟班技术员三方签字并记录好初始数据 ， 然 后送 主管技 术 区 长 审核 ， 通 过 后 方 可 继续 下 一 步 的监测工作 。监测期间要定期检查仪器是否损坏 ， 并合理地对仪器进行保养。遇到地质条件发生变化 的情 况 ， 可适 当缩 短监 测距 离 ， 并 增加 监测 频率 。 3矿 压监 测方 案 3 ． 1 工作 面测 区布 置 根据现场情况 ， 对工作面和上下巷进行了测 区 布 置 ， 如 图 1所示 。 在工作面共布置了 5 个测区， 每个测 区 2 O台支 架 安装1 台YHY一 6 0 1 型矿用数字压力 计 ， 可对支 6 2 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 图 1 综采工作 面矿压监测布置 架工作阻力和移架后支架 的初撑 力进行连续监测 。同 时 5 个测区均安装顶板动态压力测量仪 ， 安装步骤 在 支架缝隙间靠煤壁处选定基点， 用钻在顶底板打 2 0 0 3 0 0 mm深 的孔 ， 基点 的连线必须与顶底板垂直 。把孔 用长 1 5 0 2 0 0㈣的木桩楔入 ， 在木 桩外露端 钉入钉 子， 钉子即为所测基点。安装完成后， 在每个测点安装 记录牌 ， 每班技术员需对数据进行统计 。 3 ． 2 巷 道表 面 变形测 点布置 为了更好地分析 2 2 1 8 1 1工作面矿压显现， 在轨 道巷 距工作面 切眼煤 壁前 方 5 O ， 9 0 ， 1 2 0 m处 布 置巷 道变形量监测断面， 共布置 3 个监测断面， 监测范围 为 1 2 0 m左右。布置步骤 按十字布点法在每个测点 顶底板和两帮选择 4个点， 选好点后， 打眼楔入木塞 并钉入测钉， 且挂牌管理 。基点布置如图 2所示。 图 2巷 遭 变 形 监 测 基 点 布 置 运输 巷 内 自工 作 面 切 眼煤 壁 前 方 3 0 m 起 ， 按 2 0 m 间 隔 布 置 4个 测 点 ， 监 测 距 离 为 9 0 m。在 每个 测孔 中放 置 2 个 测 点 ， 1个 深 度 为 7 1 T I 的深 基 点 ， 1 个 深度 为 3 m 的浅基 点 ， 如 图 3所示 。分别 量 测锚索锚 固范围内和锚杆锚固范围内的顶板离层量 随时 间和位置 的变 化情况 。开始 回采期 间 1 天 监测 1 次 数据 ， 待顶板 稳定 后 1 个 星期 监测 1 次 。 4 矿压 数据 收集 分析 4 ． 1 工作 面来压 分析 根据 山脚 树 矿 2 2 1 8 1 1 工 作 面监 测 的液 压 支 架 图 3 顶 板 离 层 仪 基 点 布 置 载荷与工作 面推进距离的变化关 系可知 ， 工作面推 进到 1 8 m 时， 直接顶开始垮落 ， 来压平均支架载荷 为 3 0 ． 1 MP a ， 平时平均支架载荷为 2 6 MP a ， 动载系 数为 1 ． 1 6 ； 当工作面推进到 3 0 m时， 工作面初次来 压 ， 来压平 均支 架载 荷 为 3 1 MP a ， 平 时 平 均支 架 载 荷为 2 6 MP a ， 动载系数为 1 ． 1 9 。周期来压平均步 距 为 1 9 ．5 m， 周 期 来 压 期 间 最 大 载 荷 平 均 为 3 2 ． 5 MP a ， 平时平均支架载荷为 2 6 MP a ， 动载系数 为 1 ． 2 5 。从 整 体 来 看 ， 支 架 基 本 处 于 正 常 工 作 状 态 ， 因此 ， 应在 断层 等地质 构造 区加 强支架 初撑 力 。 4 ． 2 工作 面顶底板 移 近量 工作面顶底板相对移近量在基本顶来压前 已达 到最大值， 机尾移 近速度最 大， 达 1 3 ． 1 3 mm／ d ， 中 部 次之 ， 机头 最小 ； 初次来 压期 间顶 底板 移近 速度 出 现 2次明显 变大情 况 ， 原 因是 工 作 面 中部 的顶 底 板 移 近 速度在 来压前 达 到 一 个 峰值 ， 随着 工 作 面 的 推 进，断裂裂缝向煤壁移近 ， 当煤壁推过断裂裂缝时 工作面顶底板移近速度又达到另一个峰值 ， 移近速 度达 到 8 ． 8 3 mm／ d 。 因此 ， 应 加 强 端 头支 护 ， 增 加 支架 工作 阻力 。 4 ． 3巷 道矿 压显现 对工 作 面 运输 巷 进行 了表 面位 移 监测 ， 巷 道 总 体变 形量 大 ， 顶 底板 变形量 大于 两帮 变形量 ； 巷道 在 3 0 m 处 已经受 到采 动 影 响 ， 但 在 2 0 m 以外采 动 影 响 的程 度很 小 ， 显著 影 响范 围在 1 0 m 左 右 ， 巷 道 压 力 峰值在 4 m 处 ， 因此 ， 工作 面超 前 4 0 m 就 要加 强 支 护 。工作面 回风 巷 顶 板 离层 监 测 显 示 ， 初 次来 压 期 间巷道 顶 板 总 离 层 量 最 高 达 到 1 8 5 mm， 周 期 来 压 期 间达到 了 6 0 mm， 说 明顶板 锚 杆 有效 控 制 了 顶 板离层 ， 应在来压期间加强支护。 5 结 语 对 山脚树 矿 矿压 监 测 布置 进 行 了简 要 介绍 ， 并 第 4 2卷 第 1 期 2 01 6年 1月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o mat i o n Vo 1 ． 42 NO ． 1 J a n ．2 O1 6 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 1 0 0 6 3 0 4 罗 书克 ． 矿 用单 相谐 波 治理 系统设 计 E J ] ． 工矿 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 l x ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 9 自动 化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 6 3 6 6 ． 矿用单相谐波治理系统设计 罗 书克 许 昌学 院 电气 信息 工程 学 院 ，河南 许 昌4 6 1 0 0 0 摘要 针对 由于低 压单相用电设备增多造成电力 系统 中局部 电流波形发生严重畸变的问题 ， 设计 了一种 在 低压 系统 中使 用的单 相谐 波 治理 系统 。该 系统 采 用瞬 时 电流检 测 控制 方法检 测 电流谐 波含 量 ， 使 变流 器 产生 一个 与 电流谐 波 幅值相 等 、 相位 相反 的 电流 分量 ， 完全抵 消 系统 中的 电 流谐 波 。 实验 结果 表 明 ， 该 系统 补偿效果 良好 ， 使得谐波畸变率从治理前的 7 6 ． 3 下降到 1 O ． 4 。 关键词 低压系统；谐波治理 ；畸变率；瞬时电流检测控制 中图分类 号 T D6 1 1 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 1 2 3 1 1 6 O 1 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 1 2 3 1 ． 1 6 0 1 ． 0 1 9 ． h t mI De s i gn o f mi n e - u s e d s i n gl e p ha s e h a r mo ni c s up p r e s s i o n s y s t e m LUO Shu ke Co l l e g e o f El e c t r i c a l a n d I n f o r ma t i o n En g i n e e r i n g，Xu c h a n g Un i v e r s i t y ，Xu c h a n g 4 6 1 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f pr o bl e m o f s e v e r e d i s t or t i on o f l o c a l c u r r e nt wa v e c a us e d b y i nc r e a s e o f l ow v ol t a ge s i n gl e ph a s e e l e c t r i c a l e qu i pme n t ，a ki nd o f s i ng l e - pha s e h a r mon i c s up pr e s s i on s y s t e m u s e d i n l ow v ol t a g e s y s t e m wa s de s i g ne d． The s ys t e m u s e s i ns t a n t a n e o us c ur r e n t d e t e c t i o n c o n t r ol me t h od t o d e t e c t c u r r e n t ha r mon i c c o nt e nt ， S O t ha t t he c o nv e r t e r ge ne r a t e s a c ur r e n t c o m p o ne n t wh i c h h a s t he s a m e a m p l i t ud e a nd opp o s i t e p ha s e wi t h c u r r e nt ha r mon i c， a nd c a n f ul l y o f f s e t s y s t e m c u r r e nt h a r mon i c s ． Ex p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e s y s t e m h a s g o o d e f f e c t o f c o mp e n s a t i o n ，a n d ma k e s h a r mo n i c d i s t o r t i o n r a t e f a l l f r o m 7 6． 3 t o 1 0． 4 ． Ke y wo r d s l o w v o l t a g e s y s t e m ；ha r moni c s up pr e s s i o n；d i s t o r t i o n r a t e；i ns t a n t a n e o us c ur r e n t de t e c t i o n c o nt r o】 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 2 9 ； 修 回日期 2 0 1 5 ～ 1 卜2 3 ； 责任编辑 胡娴。 基金项 目 河南省科技厅科技攻关项 目 1 2 2 1 O 2 2 1 O 4 1 8 ； 河南省教育厅高等学校重点科研项 目 1 5 A4 7 0 0 0 4 。 作者简介 罗书克 1 9 7 6 一 ， 男 ， 河南 禹州人 ， 讲师 ， 主要从事 电力 电子 与电力传动方面的教学研究工作 ， E - ma i l x c l s k 0 1 1 6 3 ． c o m。 在 分析 监测 数 据后 对 出现 的 问题 提 出合 理 的解决 方 案 ， 对确定初次来压和周期来压步距 、 在来压期间及 时调整支架工况 、 及时移架、 控制端面距、 降低事故 率 等都 有 重要 的 意 义 ， 同 时也 对 同一 采 区其 他 工 作 面 的矿压 显现 分 析和 支架 选 型 以及 日后 的安全 生产 具 有 指导 意 义 。由于 以往 山脚 树矿 没有 进行 过 矿压 监测 ， 所 以缺少相邻煤层的数据作为参考 ， 同时 由于 设备 的限制 ， 监测 点偏 少 ， 所 以在 以后 的生 产 中还要 视生产情况适 当增加监测 范围和监测点 ， 对监测方 法 和监 测 内容进 行 适 当调整 。 参考文献 I- i ] [ 2 ] [ 3 ] E 4 ] E s ] 钱呜 高 ， 石平 五 ， 许家 林． 矿 山压 力与 岩层 控制 E M] ． 徐州 中国矿 业大学出版社 ， 2 0 1 0 ． 徐 永 圻． 煤矿 开 采学 [ M] ．徐 州 中国矿 业 大学 出 版 社 ， I 9 9 9 ． 汤建泉 ， 粟才全 ， 李英德．现场矿压 观测方案设 计E J ] ． 煤矿开采 ， 2 0 0 8 ， 1 3 1 7 1 7 4 ． 郝志强． 矿压观测 对于锚杆 支护 的重要性 [ J ] ． 采矿 技 术 ， 2 0 0 3 ， 3 3 4 0 4 1 ． 蒋坤 ， 许 家林 ， 金洪伟 ， 等．采煤 工作面矿 压观测及 观 测软件E J ] ． 能源技术与管理 ， 2 0 0 6 2 6 - 8 ．