完整版矿压观测设计方案011016工作面.docx

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完整版矿压观测设计方案011016工作面

神华集团乌海能源公司

平沟煤矿

矿压观测设计方案

工作面名称：

011016工作面

使用单位：

平沟煤矿采煤一队

协助单位：

山东科技大学

安装时间：

2014年1月7日

泰安市科达仪器设备有限公司技术中心制

011016综采工作面矿压观测及实施方案

1、安装仪器的目的和意义

综采工作面顶板压力监测是搞好综采工作面设备管理，防止顶板事故发生的最佳途径。

近年来，随着开采深度的增加，地质状况更加复杂，采场顶板矿山压力大，以及由锚网索支护造成矿压显现规律模糊和顶板来压力与支架曾阻互动性差等问题，使综采支架时时常出现倾斜歪倒和冒顶现象，支架的稳定性和顶板管理受到严重威胁。

同时也造成回采巷道和采区准备巷道支护、维护困难。

但另一方面，由于设备造型、检修质量、操作水平等原因，给矿井安全生产带来很大威胁。

因此，必须对顶板压力分布规律进行综合分析研究，建立一套完整的顶板安全保障技术体系，以期达到控制和应用顶板的目的。

综采工作面压力检测系统的建立和完善，能及时有效的反应顶板变化规律，监测支架支护效果，从而防止顶板事故，保障安全生产。

该项目的研究成果，是顶板监测领域的一次技术创新，可为矿井设计、设备选型、支护管理等提供可靠的理论依据，并将产生较好的社会效益和经济效益。

鉴于以上情况，以及平沟煤矿的实际情况，我们在011016综采工作面安装了由山东科技大学研究，由泰安市科达仪器设备有限公司生产的ZDYJ-IIB型综采支架压力连续记录仪进行矿压观测分析。

2、矿压观测步骤：

1、综采支架压力连续记录仪的13个分机于2014年1月8日安装完毕，并启动压力分机让其开始连续记录支柱的压力数据。

2、仪器安装完毕后，每隔5天用采集仪采集一次数据，以保证压力分机所记录的压力数据的连贯性，每次将数据采集完以后应及时将数据传到数据处理软件中进行数据分析，便于以后做矿压观测报告。

3、工作面概况

3.1工作面位置关

表1011016工作面位置及井上下关系表

水平名称

+1070水平

采区名称

Ⅰ盘区

地面标高/m

+1250m~+1263m

井下标高/m

+968m～＋1005m

地面相对位置

地面西风井正南130米与中组煤轨道下山相交，以此相交点正西80m和250m处分别为011016回风顺槽和011016运输顺槽与中组煤轨道下山的交叉处,以此两交叉处为起点向南方位171°延伸924m即为该工作面的走向范围。

回采对地面设施的影响

该工作面相对于地表无建筑物及其固定设施。

井下位置及与四邻关系

本工作面北为中组煤轨道下山，南为F9断层，东距011014采空区7米，以西本层尚未布置工作面，上覆为0908采空区。

走向长度/m

840-770

均805

倾斜长度/m

207

面积/m2

166635

3.2工作面煤层赋存情况

表2煤层赋存情况表

煤层厚度/m

0.76m～1.96m

1.50

煤层

结构

简单

煤层倾角/（°）

8°-9°

8.5°

开采煤层

10#层

煤种

FM36

稳定程度

稳定

煤层情况

描述

该工作面煤层结构较简单，煤层平均厚度1.50m，中间无夹矸；10#煤层为较稳定煤层。

3.3煤层顶底板

表3煤层顶底板情况表

顶底板名称

岩石名称

厚度/m

岩性特征

老顶

中砂岩

3.6

灰黑色厚层状

伪顶

无

直接顶

泥岩及砂质泥岩

0.61-5.25

2.35

灰黑色厚层状

直接底

泥岩

0-0.65

黑灰色厚层变化较大

老底

细砂岩

0-1.2

厚层状，较坚硬

通过分析：

直接顶易跨落，局部地段顶板厚度变化较大，较破碎，在回采时要加强对顶板的管理，支架端面距不大于340mm。

3.4地质构造情况

工作面回采区域地质构造简单，回采区域内的煤岩层为向西倾斜的单斜构造，煤岩层走向171°，倾角8°－10°平均8.5°。

据011016回风顺槽和运输顺槽揭露情况以及上部9-2#层已采工作面的实际情况，预计该工作面在回采过程中无断层及大型褶曲等地质构造。

3.5水文地质

011016工作面回采区域水文地质条件简单，煤岩层中含水微弱，但011016工作面对应的上部为9-2#层采空区0908工作面，采空区位于011016工作面上部，层间距0.61-5.25米，采空区低洼地段存有少量积水，在施工过程中如发现顶板有淋水必须进行钻孔探放水；当淋水增大时要及时撤出工作面所有人员并汇报矿调度

3.6影响回采的其他因素

表4影响回采的其他地质情况表

瓦斯

绝对涌出量为2.1m3/min，可解析瓦斯含量为4.41m³/t，无突出危害倾向。

二氧化碳

相对涌出量为0.35m3/t，无突出危害倾向

煤尘爆炸指数

煤尘具有爆炸性,爆炸指数为30.7%

煤的自燃倾向性

本煤层属于II类自燃煤层，自燃发火期为62天。

地温危害

18°（无影响）

冲击地压危害

无

地质部门建议

1、10#煤层顶板厚度变化较大，局部地段顶板变薄破碎，易冒落。

回采时应注意支架端面距不超过规定（<340mm）。

2、在回采过程中，要注意雨季工作面相对应地面的防泄洪是否畅通，以及河槽是否有裂缝，以防洪水沿缝隙流入采面。

3、加强工作面推进时对工作面应力集中区矿压观测，保证支架的初撑力不低于支架额定初撑力的80%（1744KN），加强超前支护范围内的矿压观测，顶板压力大时及时增加支护强度。

3.7储量及服务年限

储量

一、储量

1、工作面工业储量：

Q工业=L走×B×H×r

=805×207×1.5×1.4

=349934t

2、工作面可采储量：

Q采=（L走-19）×B×H×r×0.996

=（805-19）×207×1.5×1.4×0.996

=339537t

式中：

L走-25—工作面至停采线走向长776m

B—工作面长207m

H—工作面采高1.5m

r—煤层容重1.4t/m3

工作面服务年限

可采储量/设计月产量=339537/25900=13.1月

4、综采支架压力监测数据红外传输系统是四部分组成的：

1、ZDYJ—IIA型压力监测记录仪；（13台）

2、ZDYJ—IIB型红外传输数据采集仪；（3台）

3、ZDYJ—IIB型红外数据计算机通讯适配器；（1台）

4、数据处理与管理网络系统浏览器。

（1套）

5、技术特征

YHY60（订货宣传型号ZDYJ-IIA）型压力连续记录仪是用于煤矿井下综采支架压力参数监测的智能化仪表，俗称“电脑圆图仪”。

它具有体积小、操作方便、显示直观数据处理功能强等特点，输出的报表格式通用性强，尤其是第三代产品采用了红外线数据通讯和改进的电池供电系统，采用光控启动开关控制，使仪器可处于显示工作状态和非显示工作状态，大大提高了仪器的使用可靠性和电源的使用寿命，可长期在井下使用，无需维护，是传统的机械圆图仪的理想替代产品。

6、原理结构

ZDYJ-IIA型综采压力连续记录仪，由四部分组成：

1、压力监测记录分机；2、红外传输数据采集仪；3、红外数据计算机通讯适配器；4、数据处理软件。

组成如图所示，压力分机具有1~4个压力测孔，可同时测量两个测点的压力，并连续记录在分机内，一个工作面可布置1—20个分机，可使用一台数据采集仪进行采集，采集仪携带至井上后通过红外通讯适配器将数据自动地传送到PC计算机处理。

ZDYJ-IIB型压力信号采集仪使用8节5号可充电电池供电，要2~3个月充放电一次，压力分机使用1号高性能干电池组供电，分机每更换一次电池可连续使用12个月，更换电池一定要在井上进行（使用厂家提供的电池组）。

7、主要功能及技术指标

（一）ZDYJ-IIB型便携式红外数据采集仪主要功能

1、LCD点阵式液晶显示器，用于输入提示和数据显示；

2、全日历实时时钟显示；

3、轻触式操作键盘，操作方便；

4、数据显示功能；

5、256K数据存储器，具有数据掉电保护；

6、低功耗技术，可充电电池可连续使用1个月，建议半个月充电一次，以保护电池寿命；

7、红外数据通讯功能，传输速率2400kbps；

8、体积小，重量275g。

（二）ZDYJ-IIA型压力监测分机

1、量程0—60MPa；

2、精度2%；

3、测点数

测量通道数

所选通道数（）

4、引压孔

10；

5、显示方式LED数字显示；

6、防爆型式矿用本质安全型；

7、防爆标志ExibI；

8、煤安证号20058945；

9、防护等级IP54；

10、电源DC6V（四节1号电池）连续使用六个月以上；

11、光控式启动开关，操作方便；

12、通讯方式红外无线通讯；

13、重量2.1Kg；

14、安装方式掉挂或固定安装。

8、操作说明

（一）ZDYJ-IIB型便携式数据采集仪

仪器的正面如图2所示，具体操作如下：

1按下“ON”键开机，屏幕显示“1：

QS2：

LS3：

CS04：

5：

ZS6：

CS1”。

1：

QS代表按键“1”从分机取数据；

2：

LS代表按键“2”向计算机传输数据；

3：

CS0代表按键“3”启动分机并校正分机时钟；

4：

XM代表按键“4”显示内存数据；

5：

ZS代表按键“5”清除采集仪内存数据；

6：

CS1按键“6”代表显示调整时钟；

按下OFF键关闭电源。

2按下“ESC”键。

中断正在进行的操作，返回到提示状态。

相当于关机后重新开机。

3在提示状态下按数字键“6”，显示时钟界面，确认后显示上面一行为“time”下面一行为时钟，按光标提示输入修改后时钟，并按下确认键“E”。

4在提示状态下按下数字键“5”，显示“CLRMEMORY（YES=A，NO=B）?

”,这时按下“A”键则清除机内数据，如果按下“B”键，则表示放弃该操作。

5在提示状态下按下数字“4”键，上面一行为内存地址，下面一行为该地址存储数据，按下任意数字键，地址自动加1，ESC退出。

6将采集仪挂到分机上，按下“1”键，此时采集仪显示“GETDATAREADY”，再按下分机的‘启动’键，开始采集数据，此时显示“GETDATABEGIN”，通讯结束时显示“GETDATAEND”表示取数据成功，4秒钟后自动将分机内数据清除，若通讯不成功，关机后重新开机并重复以上的操作。

7目的是清除以存入的数据，并校正时钟，在压力分机第一次安装用时，必须用采集仪启动压力分机，操作方法是按下“3”键，此时显示“STARTBEGIN”，将采集仪挂在压力分机上，然后启动压力分机，若正确启动后显示“STARTEND”。

8将采集仪电源打开，至于适配器上对准窗口，并按下“2”，此时显示“READY”然后操作计算机软件，传送数据完毕后若再次采集相同工作面相同压力分机，请将采集仪内数据清除（详出软件使用说明书）。

9当显示器字符位置显示“PAWERLOW”时，表示电池电压不足，应尽快进行充电。

（二）ZDYJ-IIA型压力监测记录分机

ZDYJ-IIA型压力监测记录分机采用高强度ABS注塑材料制作，超厚耐冲击，避免压力传感器精度受外界温度影响。

结构如图3所示，操作方法如下：

1、压力监测记录分机的安装

压力监测记录分机可吊在综采支架的顶梁下防护较好的位置，被测压力腔的液体通过高压油管引接到分机的测压孔上。

2、显示当前压力

矿灯（见光）灯光照射开启开关，显示窗显示P—0为分机的地址号，如显示P—P则说明分机未启动自记功能，显示P—1为1通道的压力，P—2则为2通道的压力，5秒后自动关断电源。

3、采集数据（详见采集仪操作说明书之7）。

4、提示信息：

显示“P—6”时表示分机正在进行通讯操作。

9、现场矿压观测研究工作的组织

矿压观测工作是一项实践性强、条件差，但要求高、意义重大的艰苦细致的工作。

为此，开展这项工作必须进行很好的组织和作充分准备。

9.1测前准备

1）制定观测计划

在熟悉和了解工作面地质资料和生产技术条件的基础上，分析预计观测工作中可能会遇到的问题，制定具体的观测计划，做好监测仪表的使用安装与记录的准备工作，包括观测目的、内容和方法、观测要求、测区布置、工具和操作、人员配备和组织领导等。

2）人员培训

建立矿压观测组。

观测组一般应由1～2名采煤技术人员负责，测工3～5人为宜。

测工应经过适当的培训教育。

测工的条件是：

具有高中、中专以上文化；不少于两年采煤实践经验，并具有认真负责的精神。

在矿压观测前，应对观测人员进行培训，学习矿压理论知识和矿压观测方法；明确矿压观测的目的、任务及观测的要求；熟悉仪器的构造、性能、工作原理和安装方法，能正确的操作使用、读数和迅速排除故障。

9.2现场观测

一般情况下采煤工作面矿压观测有以下两种情况：

1）长期连续性观测

连续性矿压观测工作的开展，是在已建立的较完善的矿压技术管理制度和组织队伍下开展工作的，通常是指常规制度下开展的矿压观测工作。

监测工作带有随机检查性质。

可以由专门的技术主管部门下属的矿压组来完成。

长期连续性观测是从开切眼起，对工作面矿压显现进行连续观测，期间要经历初次来压和周期来压。

长期连续性观测一般用于对采场上覆岩层运动和矿压显现规律的全面了解或顶板来压对安全生产有威胁，而必须坚持来压预测预报。

2）专题研究性观测

专题观测带有专题研究性质，适合于和科研院所结合开展，专题矿压观测往往是为了查明影响工作面矿压显现的因素或研究某个单项问题，往往需进行专题观测。

如采用新的采煤方法；新水平的首采工作面等，要搞清工作面推进速度对工作面矿压显现的影响；割煤、回柱移架对顶底板移近速度的影响；了解采场支架（柱）的实际工作状况（如支架柱的工作阻力、初撑力以及支架柱的自身的液压系统情况），支架失稳及顶板破碎，台阶下沉以及冒落的原因或进行采场来压“预测预报”等。

研究性专题观测往往要配备比较好一点的矿压仪器，如类似于ZDYJ-ⅡB型支架压力连续记录仪等观测仪表。

9.3观测成果的应用

矿压观测的生命力，在于为生产服务，矿压观测的过程也就是成果应用的过程。

在矿压观测过程中，要及时整理资料并进行分析研究，总结矿压显现的变化规律，及时向有关部门（如调度室、总工程师、工区等）提供“信息”，要建立矿压检测资料简报编写制度，使矿压观测成果及时转化为生产力，为安全生产提供支持与保障。

初次对某水平采面进行矿压观测，观测工作结束后，应进行总结，提出矿压管理措施，找出经验和差距以利再战，对成功的经验应及时推广应用，充分发挥其社会效益。

10.综采面测压布置

10.1支架压力监测

采用ZDYJ-ⅡB型综采压力连续记录仪进行支架工况监测，以便了解顶板来压步距、周期来压、采空区顶板是否按时垮落（若不垮或难垮落可进行人为控制法，如锚索退锚、挑顶等措施帮助顶板及时按设定时间垮落）以及支架液压系统工作状况（如漏液、串液、空顶、倾斜等）。

具体监测方法如图1所示。

数据整理与分析可利用提供的配套计算机数据处理软件系统,并参阅供给的资料及其它矿压技术资料，表1为平沟煤矿使用综采压力连续记录仪记录数据并经计算机软件系统处理过的图表。

11、综采压力连续记录仪安装位置

011016综采面ZDYJ-ⅡB型综采压力连续记录仪安装位置

分机编号

支架编号

位置

下部

中部

102

中部

115

上部

139

上部

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