顶板离层观测操作规范.docx

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顶板离层观测操作规范

朔州中煤矿业有限公司

顶板离层监测操作规范

二○一○年九月

第一章总则

第1条制定本规范的宗旨是规范各煤矿煤巷、半煤岩巷顶板离层观测，提高顶板离层监测水平、有效预测巷道顶板事故、确保巷道施工、使用安全。

第2条锚杆支护巷道围岩活动具有隐蔽性，巷道顶板离层、下沉、冒落等破坏失稳一般没有明显的预兆，不易被人们察觉，其危害性较为严重，故采用锚杆支护的煤巷、半煤岩巷都应该进行日常巷道矿压与顶板离层监测。

第3条监测目的是方便井下人员随时观测巷道围岩活动情况，发现异常及时采取措施，保证安全生产。

同时通过监测也可以获得围岩稳定状况的信息，为修改、完善支护设计提供依据。

第4条本规范是根据《煤矿安全规程》相关规定，参考国家标准《巷道矿山压力显现观测方法》（MT/T878-2000）和相关书籍《煤巷锚杆支护》、《煤矿巷道锚杆支护技术》、《矿压的监测与研究》，结合国内外巷道矿压监测的相关技术资料而制定的。

第5条本规范未涉及的技术问题或未详细展开项目，应按国家、行业主管部门和中国中煤能源集团公司有关规范及规定执行。

第6条本规范为顶板离层监测的一般性规定，各煤矿可依据该规范制定本单位的顶板离层监测管理办法。

第7条本规范适用于朔州中煤矿业有限公司所属各煤矿煤巷、半煤岩巷顶板离层监测。

解释权归朔州中煤矿业有限公司。

第二章顶板离层监测的原理及仪器

第8条狭义的顶板离层是指岩层中各分层层面间的相对分离量，广义顶板离层指顶板岩层中一点与其正上方一定深度岩层中某点的相对位移量。

实际顶板离层监测中指广义顶板离层，一般将其划分为锚杆锚固范围内离层和锚固范围外离层。

第9条顶板离层监测通过安装顶板离层指示仪来实现的。

该仪器一般有两个测量基点，一个基点固定在深部稳定岩层上（深基点），另一个基点固定在与锚杆端部深度相同的围岩上（浅基点）。

通过测量两个基点与顶板表面相对位移的变化可获得顶板总离层值，以及相对于深基点的锚固范围之外的离层值与相对于浅基点锚固范围内的离层值。

图1顶板离层监测原理图

第10条顶板离层量日常观测主要是依靠顶板离层量危险临界值来判断顶板是否有垮落的危险。

顶板离层临界值是指巷道在正常使用情况下所允许的顶板离层的范围。

第11条离层临界值因地质条件、采动影响等因素不同而异。

各矿应根据本矿条件，经过试验研究确定具体条件下的顶板离层临界值。

第12条顶板离层量的临界值都有两个，即锚杆锚固范围内临界值、锚固范围外临界值。

前者可根据锚杆有效伸长量来确定，但实际中临界值一般远小于锚杆有效伸长量；后者可通过理论计算或实际观测确定，实际观测指巷道顶板发生垮落现象时，取此处顶板离层量作为预报危险的临界值，如果在所观测巷道中没有顶板垮现象发生同时也无类比经验参数时，则可根据经验预设一个量值较小的离层量作为准临界值，并在观测过程中逐步修正。

第13条顶板离层仪一般由孔内固定器、位移传递装置和孔口测读装置3部分构成。

国内外的顶板离层监测仪可以分为两类：

一类是结构较为简单的纯机械式顶板离层指示仪，另一类是借助电器元件以声光两种方式报警的顶板离层报警仪。

机械式顶板离层仪以其价格低、简单、易用被广泛使用，常见的机械式顶板离层仪有两种，如图2所示。

（a）竖管式（b）横管式

图2机械式顶板离层仪

如图2（a）所示离层仪的测读装置为两个垂直度不锈钢管，在重力作用下自然下垂，当顶板发生离层时，管1、2与顶板表面发生相对位移。

管2与浅基点相连，其刻度变化表示锚固范围内的顶板离层量；管1与深基点相连，其刻度变化表示锚固范围外的顶板离层量；总离层量为二者之和。

如图2（b）所示离层仪的测读装置为带有两个游标的水平刻度管。

游标与弹簧相连，自然状态下总是分别向两侧零位移动。

当顶板发生离层时，与深基点相连的游标1向右移动，其刻度变化显示顶板总离层值；与浅基点相连的游标2向左移动，其刻度变化显示锚固范围内的离层值；锚固范围外离层值为二者之差。

第三章测站布置

第14条地质生产条件单一的巷道，测站间距为50m±5m。

第15条一条巷道中，当地质生产条件差异明显地段的长度大于20m时，该段巷道内至少应增设1个测站。

第16条断层及围岩破碎带、顶板淋水，应力集中区、交岔点、硐室等特殊条件下的巷道处需另增设测站。

第17条在测站内，顶板离层仪布置在巷道宽度中间，交岔点顶板离层安设位置为其交中，深基点应固定在锚杆上方稳定岩层内300mm以上，无稳定岩层时，深基点在顶板中的深度，原则上深基点固定在锚索端部深度相同的位置，深基点线长不足达到锚索长度时，一般不低于巷道跨度的1.5倍（一般在5~6m外），浅基点固定在锚杆端部深度相同的位置。

切眼离层仪按设位置：

原则上按在主副切眼的正中，上下交中各一套外，其它按间距30m±5m布置，若主切眼施工过程中，发现顶板压力显现明显时，主切眼施工时，离层仪按到主切眼正中，副切眼刷大时重新按设顶板离层仪，安设位置为主副切眼中。

第18条顶板离层指示仪应按规定间隔紧跟掘进工作面及时安设，以便监视顶板变形的全过程。

其滞后距离距迎头不超过60米。

第四章顶板离层仪安装及观测记录

第19条在巷道顶板垂直岩面打一个钻孔，钻孔直径28mm（根据实际购买的产品不同进行调整），钻孔长度为设计的深基点长度。

第20条安装顶板离层仪，首先将带有较长不锈钢钢丝的孔内固定装置（深基点），用安装杆推到设计位置，抽回安装管；再将另一个带有较短不锈钢钢丝的孔内固定装置推到锚杆端部的位置。

将两根不锈钢钢丝与孔口测读装置相连。

如果孔口过大，则在孔壁垫上木板片，使孔口测读装置能够牢固地固定在孔口。

第21条安装固定测绳时，测绳要拉紧、并且固定牢固。

原则上巷道高度超过3.0m时，深、浅基点初始读数为零，巷道高度低于3.0m时，深、浅基点初始读数可大于零。

第22条顶板离层指示仪安装后即可测读顶板离层值。

孔口测读装置上一般贴有荧光材料，用3种不同颜色表示顶板离层的范围及所处的状态，蓝色表示安全、黄色表示警告、红色表示危险，每种颜色长度一般为50mm（具体根据购买的产品而定）。

安装时，深、浅垂直不锈钢管均是按蓝色在最上面，红色在最下面，且两根管子均处于自由垂落状态，不得与支护材料或支护物体相接触。

第23条离层仪安设后，立即进行观测，做好记录。

并将测读结果记录好，并整理登记到记录台帐上。

观测记录实行现场记录牌、记录本、记录台帐三对口制度。

第24条观测频率原则上由测量值的变化速度确定，见表1。

在实际操作中一般距掘进工作面50m以内每天观测一次，100m以内每周一次；距回采工作面100m以内，每天观测一次；其他情况不少于每周观测一次。

离层明显时按以下观测频率执行。

表1观测频率

位移变化速度mm/d

观测频率

>5

1次/d

1~5

1次/2d

<1

1~2次/14d

第25条设置顶板离层仪管理牌板，牌板内容包括测站编号、设站日期、深部初始和本次观测值、浅部初始和本次观测值、离层值、观测日期、测站位置（距巷道开口距离）、观测人员，见附录一。

第26条观测前应先检查测站是否完好、有效，若测站已损坏失效，应立即修复或补设测站，并在记录中注明。

第27条观测时，应使用专用记录表逐项填写实测数据。

当怀疑数据有误时，应检查顶板离层仪是否安装正确，若离层仪完好、安装正确，则应重新观测并如实填写观测数据，不得随意修改、编造数据。

第28条所有原始记录表单必须保留备份。

第五章数据处理和分析

第29条日常的顶板离层观测由施工队组执行，监测数据按测站编号记录，记录样表见附录二，原始记录表由施工队组自存。

第30条施工队组每次观测后以表单形式向生产技术部上报观测数据，报表样表见附三（《顶板离层监测记录呈报表》），原始报表由生产技术部保存。

第31条生产技术部指定专人负责定期对数据进行统计处理，当顶板离层值累计超过临界值，或位移速度突变时，应及时向矿分管领导汇报，以便及时制定和实施应急措施。

汇报样表见附四（《顶板离层监测——巷道失稳预报表》），原始汇报表由生产技术部保存。

第32条各施工队组发现顶板离层量或位移速度超过临界值或位移速度突变时，应首先采取打点柱、架设单体棚等临时支护措施，及时控制巷道变形，并尽快采取增加锚索、锚索桁架、架设工字钢棚等措施进行加强支护。

第33条当巷道出现明显失稳征兆时（如掉渣、顶板有响声、淋水量突然增大等），施工单位应立即停止巷道内所有工作，撤出人员，立即对失稳段巷道进行临时支护，确保巷道失稳已得到有效控制后方可恢复生产，并尽快使用永久支护替换临时支护。

第34条当某项掘进或回采工程结束后，生产技术部对顶板离层观测数据进行统计处理。

选取重点观测断面或有代表性的观测断面的数据绘制顶板离层与时间的关系曲线：

一是掘进与稳定阶段的巷道顶板离层与围岩暴露时间的关系曲线，二是巷道受采动影响时，受影响范围内的数据按离层量与测站距回采工作面水平距离的关系曲线，例如图3所示。

对于多个测站的数据处理可采用数理统计的方法，通过回归分析得到离层值与时间或距离的回归方程，并画出相应曲线，例如图3（c）为通过回归分析得到离层值与暴露时间的回归关系数学表达式，并画出关系曲线。

锚固范围内离层值（浅基点）与暴露时间的回归方程

y=-0.002x2+0.589x+1.845R²=0.964

锚固范围外离层值与暴露时间的回归方程

y=-0.000x2+0.119x+2.852R²=0.806

总离层值（深基点）与暴露时间的回归方程

y=-0.002x2+0.708x+4.698R²=0.961

（a）顶板离层与围岩暴露时间的关系曲线

（b）顶板离层与工作面距离的关系曲线

（c）顶板离层与时间的回归曲线

图3顶板离层曲线

第35条通过对顶板离层观测数据的分析得出巷道矿压显现规律，编写观测报告，为类似条件巷道支护设计和维护提供依据。

对巷道内明显异常的顶板离层监测数据应具体分析，对于锚杆锚固范围内的离层，可加大支护密度或提高锚杆锚固力；锚杆锚固范围外的离层，可增加锚杆长度、或安设锚索、或金属支架加强支护。

附录

附一、顶板离层仪牌板

测站编号：

观测日期：

项目

初始读数（mm）

本次读数（mm）

位移量（mm）

深基点

浅基点

离层值

设站时间：

测站位置：

观测人：

附二、顶板离层监测记录表

观测日期：

年月日队组名称：

巷道名称：

观测人：

测站编号

测站位置（距开口距离/m）

初始值（mm）

观测值（mm）

离层值（mm）

备注

深部

浅部

深部

浅部

累计

附三、顶板离层监测记录呈报表

巷道名称：

观测日期：

年月日巷道进尺：

m第页

观测队组：

观测人：

技术负责人：

送交部门：

送交日期：

年月日签收：

测站

编号

测站

位置

（m）

设站日期

初始观测值（mm）

上次观测

日期

上次观测值（mm）

本次观测值（mm）

离层量（mm）

相对位移速度

（mm/d）

备注

深部

浅部

深部

浅部

深部

浅部

本次

累计