霍子阳
国家能源集团神东煤炭公司寸草塔二矿 内蒙古 鄂尔多斯 017209
摘要：在一般情况下，煤矿矿压监测技术包含采煤工作面监测、巷道墙壁监测、顶板实际压力监测以及综合支架作业监测，还有最为重要的是开采过程中的工作面压力数据监测。前几种都是对锚杆、锚索进行压力测试，通过压力数据分析巷道岩壁绘和采空面顶板具体状况。而后一种工作面矿压检测则是对综采支架和初支撑力进行进行数据采集，并将各个数据有机的融合在一起进行识别，避免在开采的过程中出现安全隐患。上文中的观点都是能够帮助煤矿开采工作提升稳定性和合理性的，值得所有煤炭开采企业对其重视、控制同时还要加以研究。
关键词：综采工作面；矿压监测技术
1矿压监测的意义
采煤工作面在采煤机开采过程中，地下煤层的空间结构发生了改变，破坏了岩体的原始应力和煤层基本顶结构，或使其发生变化，顶板下沉，支架载荷增加，支架产生工作阻力。在工作面开采过程中常常面临顶煤损伤、支架支撑状态不良、对支架的冲击负载等难题，甚至造成煤岩体破坏，支架设备损坏，巷道垮落，人员伤亡等。对矿压显现规律的分析与预测，有利于提前估计矿压和支架支撑阻力，确保支架的支撑能力，及时发现煤矿存在的安全隐患，以便采取加强监测、解危和加强防护等防治对策。实时预测预报顶板来压，对于杜绝煤矿安全事故发生，保障煤矿安全化科学化高效化生产具有重要意义，有利于管理复杂地质条件下工作面顶板。过去，受井下复杂地形条件、技术因素、经费等限制，未研发有效的矿山压力监测系统，难以掌控井下采煤工作面概况，未能有效采集支架的工作阻力信息，阻碍了矿压显现规律的分析和预测预报等工作。然而，技术的发展促使煤炭开采智能化、科学化，合理布置矿山压力监测系统，以采集采煤工作面支架的工作阻力信息，可积累大量矿压数据。以上工作为应用大数据与深度学习技术分析、预测、预报矿压显现规律提供了可能性。
2矿压显现的影响因素
首先是围岩性质，且围岩强度越大，采动中便会聚集越多的能量。随着开采工作的深入进行，顶板出现较大的悬空面积，载荷变大，以致采场工作面围岩聚集大量的弹性势能，加大顶板垮落步距，引起严重的支架变形问题，矿压显现强烈。其次是开采深度，受自身重力与构造的影响，随着开采工作面深度的增加，岩体内积聚的能量也会逐渐增加，巷道周围的支撑压力变大，在岩体挤压影响下，会出现底板鼓起、巷帮片落以及顶板下沉等问题，引发严重的冲击事故。除此之外，实际开采期间，深部煤层受上覆荷载的影响，也会导致关键层出现断裂，以致出现强烈的矿压显现反应。当煤层开采深度超出1400m时，巷道围岩则会出现严重的变形问题，无法达到支护效果。再次是工作面的推进速度，其会直接影响顶板的下沉量。煤层开采期间，推进速度越快则顶板下沉量越小，矿压显现的程度也越轻。加大开采工作面的推进速度时，顶板下沉速度会随之加快，顶板在降低下沉量的同时，增大下沉速度。对此，只有当原工作面推进速度较慢时，加快推进速度才可以缓解矿压显现程度，保证顶板的良好维护。最后是采高与控顶距，综采工作面顶板下沉量与采高、控顶距呈正比关系，随着采高的不断增加，采场冒落带与裂隙带的厚度也会随之增大，岩体的基本顶无法形成砌体梁解耦股，以致增大了顶板的周期来压强度，破坏采场的上覆岩层，引发煤壁片帮问题，显现出强烈的矿压规律。
3综采工作面矿压监测技术的研究
3.1矿压监测的目的
矿压监测的目的在于详细了解工作面顶板对液压支架产生的压力大小以及分布情况，进一步掌握工作面采动时的矿压变化规律，推理总结出顶板初次来压和周期来压的强度和步距，为人们在生产过程中管理控制顶板所用；同时，在压力较大区域或时段进行预先加强支护，来控制工作面顶板，有效地预防工作面顶板事故。通过对工作面压力精准监测，并系统分析其数据，可以有效判断工作面来压周期和压力大小，从而及时采取支护措施，预防顶板事故的发生。
3.2实例应用分析
四台矿12#层402盘区沿方位0°布置3条巷道，为402皮带巷、402轨道巷和12#层402-2巷。8201工作面位于12#层402盘区北部。该工作面北部为402辅盘区轨道巷，其它区域未开拓。工作面上覆有11#层8215面、11#层8213面、11#层田草沟矿采空区，平均层间距为11.5m。8201工作面走向长334m，倾向长108m，面积为36072m2；煤层厚度为1.95m，煤层倾角为1.7°。工作面采用单一走向长壁后退式采煤方法。沿工作面方向按“三区四线”布置矿山压力监测系统分站，设头、中、尾3个测区，在头和尾各设置1条测线，中部2条测线，具体在10#、35#、50#、70#架上布置4条测线。每条测线安装1块连续记录仪，分别接支架的立柱和平衡千斤进液腔。沿工作面方向，除安装矿山压力监测系统分站支架外，所有支架每架安装1块矿用数字式压力计，显示立柱和平衡千斤工作阻力。通过安装在支架后柱上的综采支架阻力监测系统，对工作面所有支架的载荷进行24h的连续监测。使用巡回检查仪每班检查工作面超前支护和端头支柱的单体液压支柱载荷。矿压监测工将压力数据采集器拿到综采工作面，对准安装在支架后柱的压力表，保持一定距离，通过无线传输技术将数据收集，然后将采集器拿到地面，用专用线连接在有压力处理软件的电脑上，通过电脑显示出来。
3.3综采工作面矿压检测工作与信息技术相融合
煤矿矿压的本质是煤岩体动态能量积蓄与释放过程，它是一种动态过程，采矿场压力检测包含了采煤工作面、综采支架压力、巷道工作面压力以及顶板压力和位移距离，而且这些数据每时每刻都有着细微的差距，防压过程难免会有弹性形变，测量时但不到最小冲击势能。为了避免这种情况的发生，矿山勘探人员可以将信息技术融入到检测过程中，例如，使用电磁辐射脉冲设备发生脉冲波，检查媒岩体中所蕴含的能量，并将能力数值上传到计算机上，形成能量曲线图，通过曲线图的变化情况，分析其中矿压的稳定性。又如，矿产公司可以采用系统化的检测设备，分析矿产压力变化总值，像KBJ70综采压力采集分析数值一体化系统、或KJ30光纤工业电视监控系统，这两组数据系统的都是由监控主机、监控矩阵、智能化监视系统、信息传输机、井下摄像机以及传输线路组成，其中KBJ70更是采用光纤通信技术传播数据信息，其安全性和可靠性较强。将信息化技术融入矿山矿压监测工作能够快速的了解矿井内部情况，从抽样式信息勘察再到实时信息监控，所有数据都能展现在勘探者面前，不仅降低了勘探的难度，增加了勘探数据的精准性。此外，勘探数据还可以连入云端大数据库，勘探人员可以随时抽查煤矿变化的信息，还可以智能化管理综采工作，分析每一个矿区的出现的问题，将各项问题细致的归类，并提出为完成的解决方案，最引人注意的是整套分析工作都是在大数据智能化背景下完后的，没有任何技术人员参与其中，并且这些解决方案的可行性较高，准确性较强，对提升开采工作效率有着很大的帮助。
4结束语
总而言之，综采区矿山矿压数据检测对于煤炭开采企业而言是极为重要的，就煤矿开采企业可以依照这些实际数据，设定开采方向，完善开采计划，是煤炭开采人员的生命安全得到基础保障，进而提升矿产开采效率，促进煤炭企业快速发展。为了能够得到更加精准的矿压数据，煤矿企业需要跟新监测设备，将信息化技术融入勘探工作之中，即使更新矿压数据，需找巷道之中存在的问题，发挥出矿压监测工作最大的价值。
参考文献
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