软岩巷道矿压系统监测方法研究.pdf

2 3 6 互瞧晨 斜技 2 0 1 1 年 第4 期 软 岩巷道 矿 压 系统 监 测 方 法研 究 赵颖 ， 詹召伟 ， 沈建波 1 ． 济宁矿业集 团 霄云煤矿 ， 山东 金 乡 2 7 2 2 1 3； 2 ． 济宁矿业集 团 运 河煤矿 ， 山东 济宁2 7 2 5 0 0； 3 ． 济宁矿业集 团 阳城煤矿 ， 山 东 汶上2 7 2 5 0 2 摘要软岩巷道支护的效果和质量的评价 ， 需要对巷道进行监测， 矿压监测是软岩监测的基本监测手段。该文从监测仪器、 监测方法和具体 的监测参数方面对软岩巷道矿压监测进行了系统的介绍， 对监测应用进行初步介绍。 关键词软岩巷道矿压监测应用 中图分类号 T D 3 2 2 文献标识码C 由于煤矿井下地质条件复杂， 巷道围岩在工作面 采动的影响下， 会逐渐变形破坏， 发生顶板下沉、 两帮 片帮、 底板底鼓 ， 甚 至出现顶板 冒落、 冲击地压等事故 。 因此 ， 在巷道施工 完成后需 要对巷道进行 长期 的矿 压 监测， 以便发现问题， 及时采取加固措施， 避免造成人 身伤亡事故或影响矿井的正常生产。 1 矿压 监测 内容及 方法研 究 1 ． 1 巷道 矿压监测 内容 巷道矿压监测 主要 包括 以下 内容 1 巷 道表 面 位移观测 ； 2 围岩深部观测 ； 3 巷道顶板离层观测 ； 4 锚杆锚索锚固力检测。 1 ． 2巷道矿 压监测方 法分析 1 ． 2 ． 1 巷道表 面位 移观测 1 观测方法 巷道表面位移量测方法一般为十字形、 三角形和 交叉形等布桩 ， 如图 1 所示 。十字形 布置适 用于 底部 施工 已基本 完成 的巷 道。如果 巷道顶 部 布有 施工设 备 ， 可采用交叉形布置； 巷道较大时， 可设置多个三角 形的量测方案。 2 观测仪器及数据分析 测量仪器根据精度要求而不同， 一般测点采用钢 卷尺进行 ； 变形量大于 l O O m m， 量测精度不高的巷道一 般采用测杆； 测量精度要求高时， 则必须采用收敛计。 r _I l’ 罾 十字形布置 三角形布置 多三角形布置 交叉形布置 图 1 巷道表 面位移量测方案 对监测数据分析处理， 整理成表格 ， 以正确判断围 岩变形规律 、 巷道的稳定性或支护效果 的好坏 。 1 ． 2 ． 2围岩 两帮 深部观测 ，收穑 日期 _ 2 0 1 01 2-2 1 作者简介 赵颖 1 9 7 5一 ， 男 ， 山东济宁 ， 技 师 ， 大专 ， 主要 从事矿 山工程管理和机电维护。 对于围岩 两帮 深部的观测， 目前较为简便的仪 器就是 I W 型机械式多点位移计。测站布置依巷道的 实况 ， 2 0 5 0 m设一 测站 。每个测 站在其两 帮各打一 钻孔， 孔深均为6 m。每隔 l m布置一个测点， 随深度增 加划分为 1 、 2 , 3 、 4 , 5 、 6号测点。自位移计布置后， 每 天对其位移值进行测试， 直至工作面推过， 结束观测。 测站布置方式如 图2所示 。 ．／ 、 ． 图 2 围岩深部位移测试示意图 1 ． 2 ． 3 巷道 顶板 离层观 测 。 1 离层仪的布设 一 般情况 下 ， 煤 巷 顶板 离 层 仪布 设 间 隔应 为每 5 0 m一个。如发现顶板破碎、 打锚杆孔过程中发现岩 性变化、 接近断层带等均应随时增设顶板离层仪。巷 道交岔点容易发生顶板变形与冒落， 每一交岔点处均 应布设离层仪， 安装位置应在巷道轴线交点处。 2 基点高度的确定 ①顶板离层指示仪的浅部基点应一律安设在与锚 杆上端处在同一高度处 ， 这样可以比较准确地掌握锚 杆长度范围以内的顶板离层松动情况。 ②顶板离层指示仪深部基点高度的确定方法 当 直接顶岩层厚度较大， 足以形成完全倒 V型冒落时， 按 巷道宽度 的 2倍确定深部基点高度。当直接顶岩层厚 度较小时 ， 巷道顶板 的潜在 冒落方式为不完全倒 V型 冒落， 深部基点的高度为直接顶厚度加 0 ． 5 m 。 1 ． 2 ． 4锚杆 锚 固力 检测 锚杆的锚固力主要由锚杆的种类控制， 另外锚固 力有明显的影响， 所以在设计时， 锚杆的锚固力应以现 场拉拔试验结果为主要依据。 可在巷道 中每隔 5 0 m随机抽取 1 组锚杆进行监 测 ， 每组测取 3 根 ， 即两帮及顶各 1 根 。 1 把试验数据画成如 图 3 示 的曲线 ， 并在曲线图 2 0 1 1 年 第4 期 夯 晨 科技 2 3 7 上记下试验时达到最大荷载未使锚杆发 生屈服或破坏 时的锚 固力 ； 如果屈服或破坏 ， 则记下使锚 杆屈服或破 坏时的荷 载 “ x ” ， 所规 定 工 作 锚 杆 的 锚 固 力应 大 于 “ x ” 的数值 。 图3 锚杆实验结果曲线 2 画一直线 1 连 接荷载 一 位 移 曲线的原 点和相 对于弹性伸长点， 在锚杆的理论屈服点和极限荷载处 画直线 2和 3 ， 把实际的试 验曲线 与这 三条 直线进行对 比， 即可了解锚杆的工作状态 ， 如图3所示。 2矿压 监测 数据应 用 1 确定最终支 护时 间。应 在 围岩达 到稳 定后进 行 ， 其条件应满足下列要求 ① 围岩表面收敛速度 明显 下降； ②收敛量已达到总收敛量的8 0～ 9 0 ％； ③收敛速 度小于 0 ． 1 ～0 ． 2 m m ／ d ， 或 拱顶 位移 速度 小于 0 ． 0 7～ 0 ． 1 5mm／d 。 2 调整锚杆 支护 参数 。① 当围岩位移 速度或位 移量超过允许值时 ， 表 明锚杆长度不够 ， 应加大锚杆长 度 ； ②当量测锚杆后段出现压应变或拉应变很小时， 可 适当减少锚杆长度； ③当拉拔力小于锚杆的屈服强度 时 ， 可考虑改变锚杆材料或缩小锚杆直径。 3 调整喷层厚度。初始喷层厚度一般在 7 0 ra m 左右， 当喷层出现明显裂损时， 应适当加大初始喷层厚 度 ； 若初始喷层厚度已较大， 可适 当增加锚杆数量， 或 调整锚杆参数。 3结论 1 矿压监 测是 煤 矿安 全 生产 必须 的措施 ， 通过 矿压监测可以及时发现问题， 采取加固措施， 避免造成 事故 。 2 巷道矿压监 测 可 以起 到确 定最 终 支护 时 间、 优化支护参数 、 调整喷浆厚度的作用 。 上接 第 2 3 5页 4 预 防 瓦斯 事故加 强瓦斯 治理 矿井瓦斯是煤矿生产中遇到的主要有害气体。在 煤矿生产过程中， 伴随着生产的进行 ， 瓦斯涌出到采掘 空问 ， 对井下生产构 成 了威 胁 。瓦斯 超 限一直 是矿井 生产中最主要的一个危险源， 也是“一通三防”的主 要预防对象之一 。因此 ， 瓦斯 事故 的预防要 从加 强现 场安全管理 ， 加强安全技术管理入手 ， 以采 掘工作面 为 管理重点， 以预防瓦斯超限、 积聚， 防止引爆火源存在 为预防根本， 采取综合防治措施。落实“ 以风定产、 先 抽后采、 监测监控” 的瓦斯治理方针 ， 建立独立稳定的 通风系统， 杜绝不合理的串联通风， 保证采掘工作面足 够的风量， 及时处理瓦斯积聚现象， 当瓦斯超限时必须 采取措施， 专人负责指挥排放。 5综合 防治矿 井粉尘 煤矿生产中的煤尘， 具有燃烧和爆炸性 ， 掌握煤尘 危害机理 ， 采取综合 防治措施 ， 保证矿井安全生产。 5 ． 1 煤 尘爆 炸的原 因 1 浮尘在热源作用 下迅速 的被干馏 或气化 而放 出可燃性气体 ； 2 可燃性气体与空气混合燃烧； 3 煤尘燃烧放出热量， 当连续反应达到一定热量程度时， 便能发展成煤尘爆炸。 5 ． 2 煤 尘爆 炸 的条件 煤尘爆炸必 须同时具 备三 个条 件 煤尘 本身具 有 爆炸性 ； 煤尘在空气 中达到一定的浓度 ； 有能点燃爆炸 的热源。这三个条件同时具备就能引起煤尘爆炸。 6矿 井防灭 火 矿井防灭火分为外因和内因火灾。预防外因火灾 关键在于加强管理， 严格遵守 煤矿安全规程 的有关 规定 ， 采取 相关 措 施 。内 因火灾 的 主要 预 防措 施 为 1 开拓布局合理 ， 开拓方案中充分考虑有利于通风， 调压等措施的实施。 2 提高回采率， 做到不留浮煤， 杜绝非正规采煤方法； 3 加快回采工作面推进速度， 使采空区自燃源难以形成； 4 及时密封采空区和废 弃的巷道； 5 采取喷洒阻燃剂等技术防治措施； 6 严格执行自然发火预测预报制度， 发现异常及时采取 措施进 行处理 。 7结语 煤矿“一通三防 ”基础管理工作是一项技术性复 杂、 责任重大的工作。矿井通风是防止瓦斯、 煤尘、 火 灾和热害等 自然灾害发生 的根本保障。矿井安全生 产 ， 需要有效 的“ 一通 三防” 管理 为基础 。 参考文献 [ 1 ] 张国枢 通风安全学 中国矿业大学出版社 2 0 0 6 ． [ 2 ] 王英敏 矿井通风与除尘 北京 冶金工业出版社。 1 9 9 3 ． 2 3 8 东域晨 斜枝 2 0 1 1 年 第4 期 关 于特厚 易燃煤层 自燃 综合 防 治的研 究 李斌 山西大 同煤矿集团公司朔州煤电， 山西 怀仁0 3 8 3 0 0 摘要通过采用预测预报、 采空区注氮、 注浆、 加快工作面推进速度、 减少栗空区丢煤量等技术综合防治特厚厚易燃煤层在回采过程中的自 燃发火现象。 关键词预测预报注氮注浆综合防治 自然发火 中圈分类号 T D 7 5 2 ． 2 文献标识码B I n d a t o ng s ha n xi c o a l g r o u p c o M Pa n y S h uo Zho u c o a l ，Na nc y A b s t r a c t B y u s i n g f o r e c a s t ， g o d n i t r o g e n i n j e c t i o n ， g r o u t i n g a n d a c c e l e r a t e t h e w o r k i n g f a c e a d v a n c e s s p e e d ， r e d u c i n g c o a l g o a f l o s t s u c h a s t h e q u a n t i - t y，c o mpr e h e n s i v e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l t ech n o l o g y o f c o a l s e a l n i n e x t r a c t i o n p r o c e s s t h i c k i n fl a mma b l e t h e s e l f i ti o n p h e n o me n o n ． Ke ywo r d s p r e d i c t i o n o f nit r o g e ni n j ect i o n g ,,o u ti n g c o m p r e h e n s iv e p r e v e n t i o nand s p o n t a n e o u scor o b u s ti o n 同煤集团朔州煤电公司铁峰煤业公司增子坊矿是 同煤集团通过资源整合收购的地方性小煤矿， 原生产 能力 l 5万 t ， 经过近几年扩建改造， 矿井设备完善， 年 生产能力达 1 2 0万 t 。8 1 0 9工作 面是该矿 的第一个综 放工作 面。该 工作 面位 于石炭二叠 纪 5 煤层 ， 煤层厚 度 l O 一1 3 m， 平均 1 2 m， 煤层倾角 3 。 。属于自燃煤层， 自然发 火期 为 2 4个月 。工作 面长度 1 5 0 m， 走 向长度 1 2 0 0 I n ， 回采高度 3 m， 放煤高度9 m。 l C 0来源 分析 当工作面推进到 3 5 m时， 上隅角及 回风流中出现 C O， 其中上隅角 C O浓度达 3 0 p p m； 回风流中 C O浓度 达 9 p p m。 1 开切 眼部 位可能 是 自燃 的重 点部位 ， 由于切 眼贯通时间长达 5个多月 ， 在工作 面回采时 ， 该矿 的注 氮、 注浆等防灭火系统未准备到位。初期上隅角出现 C O， 主要是由于揭露时间长、 供风量 比较充足， 切眼顶 部受采动影响形成的顶煤破碎带内的遗煤 自燃或自热 产生。 2 随着工作面的推进， 当切眼顶煤完全进入窒 息带， 采空区氧化带范围基本恒定时， C O的涌出量会 收稿 日期 2 0 1 01 22 1 作者简介 李斌 1 2一 ， 男 ， 山西怀仁县人 ， 工程 师 ， 注册安全工 程师 ， 1 9 9 7年毕业 于太原 理工大学采煤 专业 ， 现 在大 同煤矿 集团朔 州煤电公司生产部工作， 任技术科科长。 呈现一个稳定 的态势。 2 8 1 0 9综放工作 面 C O治 理方案 2 ． 1 8 1 0 9综放 工作面 的特点 I 5 群 煤层 自燃倾 向性属 自燃等级 ， 在巷 道掘进 过程 中已经 出现过 自燃现象 。 2 煤 层 厚度 大 ， 平 均 煤厚 1 2 m， 局 部 最 厚达 到 1 3 m， 采放比达到 1 3 ， 工作面推进速度慢。 3 顶板比较坚硬， 不易冒落， 形成的采空区空间 大 ， 一旦 出现大面积 冒顶 ， 采空区积聚的大量瓦斯容易 被压出 ， 遇有火源极易发生爆炸 。 ． 4 地面裂缝的封堵措施实施不足。 5 密闭的巷道断面大， 存在能否承受大的冲击 地压和密闭漏风的问题。 2 ． 2 8 1 0 9综放 工作 面火灾 防治的难 点 1 在抽采空区瓦斯的情况下， 采空区的防灭火 和抑爆瓦斯爆炸问题。 2 所建密闭要能承受采空区大面积垮落形成的 冲击地压。 3 火灾 防治技术方 案 8 1 0 9 综放工作 面开采 的 5 层煤 自燃倾 向性为容 易自燃煤层。平均采放 比 1 3 ， 最高达到 1 5 ， 工作面 推进速度较慢 ， 采空 区浮煤多 ， 自然发火危险性增大 ； [ 2 ]侯朝炯， 郭励生， 勾攀峰． 煤巷锚杆支护[ M] ． ． 北京 煤 参考文献 炭工业出版社， 1 9 9 8 ． [ 1 ]陈炎光， 陆士 良 ． 中国煤矿巷道围岩控制[ M] ． 徐州 中 [ 3 ]陆家梁． 软岩巷道支护技术 [ M] ． 吉林科学技术出版 国矿业大学出版社 。 1 9 9 4 ． 社 ， 1 9 9 5 ． ．